中华蜜蜂气味受体基因Or1和Or2功能分析
发布时间：2021-06-23 21:14
昆虫嗅觉是由多种蛋白分子参与的复杂的化学信号传递过程。嗅觉参与昆虫的寻偶、觅食、交配、产卵、种群管理等多种生理活动并发挥至关重要的作用。中华蜜蜂Apis cerana cerana是我国特有的蜜蜂品种,其高度灵敏的嗅觉系统能在复杂的气味环境中识别群体内化学信号以及区分从食物源散发出的特异性气味分子,而蜜蜂识别气味分子的行为与其嗅觉系统中相关蛋白的功能有着密切的关系。本研究选用中华蜜蜂气味受体Acer Or1和Acer Or2作为研究对象,从中华蜜蜂体内外探讨了它们潜在的生物学功能,并对其可能参与的Ca2+/Ca M/Ca MKII信号通路,及其参与调控雄蜂精子活力进行了初探。本研究的主要结果如下:（1）通过饲喂法介导RNAi的方法对气味受Acer Or1和Acer Or2基因在中华蜜蜂体内的功能进行了初步探索。结果显示:饲喂ds RNA后能显著降低中华蜜蜂体内Acer Or1和Acer Or2 m RNA和蛋白质的表达水平,且Acer Or1沉默效果最好的是218 bp大小的短链ds RNA,而Acer Or2沉默效果最好的是471 bp的长链ds RNA。饲喂中...
【文章来源】：山西农业大学山西省
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
昆虫与其周围的气味信息Fig.1-1Insectandtheirsurroundingsodorworld
-4-系统后被整合并加工，引起昆虫产生相应的行为反应。气味受体在外周嗅觉系统对气味分子的传导过程中发挥了核心作用，哪些蛋白在嗅觉神经中通过什么样的作用机制对气味信号进行编码一直是研究的热点。随着基因测序技术及生物信息学技术的发展，嗅觉相关基因家族尤其是气味受体得到了鉴定，推动了昆虫嗅觉机制研究的快速发展。1.1昆虫嗅觉识别过程昆虫的嗅觉识别过程非常复杂，需要多种嗅觉相关蛋白的参与。可以简单概括为以下几个步骤（如图1-2）：（1）周围环境中的各种疏水性的气味小分子通过昆虫触角和下颌须表面所被覆的微极孔扩散进入到感器淋巴液中，进入感器腔内的气味分子首先与其中的OBPs或CSPs进行结合并形成复合物，在它们的协助下运输到嗅觉神经元（Olfactorysensoryneurons，OSNs）树突膜上。（2）树突膜上表达的ORs或IRs等被气味分子激活[3-6]。树突膜通透性发生改变，ORs或IRs等将化学信号转化为电信号产生动作电位，沿轴突递至触角叶进而激活脑部的嗅觉中枢神经系统，释放出神经冲动指导昆虫产生出相应的生理和行为反应。（3）气味分子在气味降解酶的作用下被降解失活。研究还表明，SNMPs也参与了昆虫外周嗅觉系统信号转导的过程[7,8]。图1-2昆虫外周神经系统信号转导示意图Fig.1-2Signaltransductionoftheperipheralnervoussystemofinsects1.2昆虫气味受体介导的嗅觉信号转导
-5-当环境中的气味分子刺激昆虫气味受体后是如何将嗅觉化学信号传至高级中枢并转化成电信号？目前存在两种假说解释Orco/ORs介导的嗅觉信号转导通路：一种是阳离子配体门控通路（Ligandgatedionchannel），另一种是代谢型通路。前者认为气味分子激活ORs后导致Orco/ORs复合体离子通道的开放，使细胞内外形成离子流（例如K+外流，Na+和Ca2+内流），最终产生动作电位[9,10]（图1-3A）；而后者认为气味分子激活ORs后，一方面可以快速打开Orco单独形成的离子通道，导致离子产生跨膜流动，使细胞去极化而产生动作电位。另一方面ORs激发下游GTP介导第二信使转导，使细胞内cAMP浓度显著升高，形成一种慢速而持久的嗅觉反应[11-15]（图1-3B）。图1-3昆虫气味受体介导的嗅觉信号转导假说Fig.1-3Theolfactorysignaltransductionhypothesismediatedbyinsectodorreceptor.2昆虫气味受体的研究进展2.1昆虫气味受体的种类从第一个气味受体在果蝇Drosophilamelanogaster中被鉴定出来以后[16]，研究者们利用各种分子、生化手段不断的从昆虫中寻找新的气味受体，特别是近年来生物信息学和转录组测序技术的飞速发展，越来越多的ORs基因被鉴定出来[17,18]。到目前为止，从果蝇体内发现了62个ORs基因，家蚕Bombyxmori中49个ORs[19]，胡桃胭脂天牛Megacyllenecaryae中57个ORs[20]，果蝇Drosophilamelanogaster中62个ORs[21]，冈
【参考文献】：
期刊论文
[1]RNAi作用机制及应用研究进展[J]. 冯小艳,张树珍. 生物技术通报. 2017(05)
[2]中华蜜蜂气味受体基因AcerOr167的克隆及表达分析[J]. 杜亚丽,潘建芳,王树杰,杨爽,赵慧婷,姜玉锁. 环境昆虫学报. 2017(01)
[3]昆虫RNA干扰中双链RNA的转运方式[J]. 刘吉升,朱文辉,廖文丽,卜晓玲,江婉仪. 昆虫学报. 2016(06)
[4]气味受体基因Orco在中华蜜蜂雄蜂触角中的表达及定位分析[J]. 赵慧婷,高鹏飞,张桂贤,田嵩浩,杨珊珊,孟娇,姜玉锁. 中国农业科学. 2015(04)
[5]甜菜夜蛾UAP的克隆、时空表达及RNAi研究[J]. 陈洁,陈宏鑫,姚琼,张文庆. 中国农业科学. 2014(07)
[6]精子趋化性与嗅觉受体基因表达关系研究进展[J]. 贾芳,孙子龙,申进军,边疆,王俊东. 动物医学进展. 2012(02)
[7]瓜实蝇嗅觉受体基因的克隆及表达谱分析[J]. 申建梅,胡黎明,宾淑英,林进添. 昆虫学报. 2011(03)
[8]蜜蜂贮存精子的质量检测与品质提升研究[J]. 穆忠华,张晓明,郭文奇,邵海波,林昌忠,王丽华. 中国蜂业. 2010(11)
[9]卫星搭载蜜蜂精液研究初报[J]. 郭军,石巍,丁桂玲,吕丽萍,刘之光. 核农学报. 2009(04)
[10]昆虫气味受体研究进展[J]. 乔奇,原国辉,李海超,郭线茹,罗梅浩. 昆虫学报. 2008(01)
博士论文
[1]飞蝗表皮几丁质有序排列关键基因的功能研究[D]. 于荣荣.山西大学 2017
[2]参与二种醛及一种酯识别的昆虫化学感受分子机制[D]. 张立伟.中国农业大学 2017
[3]果蝇嗅觉受体Or82a及飞蝗嗅觉受体LmigOR3的功能研究[D]. 游银伟.中国农业大学 2017
[4]白纹伊蚊嗅觉受体的克隆、鉴定和功能分析[D]. 刘宏美.南方医科大学 2016
[5]中华蜜蜂气味受体基因Or1、Or2、Or3的鉴定、表达及定位分析[D]. 赵慧婷.山西农业大学 2013
[6]丽蝇嗅觉共同受体Orco的克隆、鉴定及其功能研究[D]. 王翔.中南大学 2013
硕士论文
[1]外源dsRNA/siRNA介导的玉米粘虫RNA干扰机制的研究[D]. 张亚楠.内蒙古大学 2016
[2]中华蜜蜂4个气味受体基因AcerOrs的时空差异性表达分析[D]. 王树杰.山西农业大学 2016
[3]中华蜜蜂气味受体基因Or57、Or139和Or167的克隆与时空表达分析[D]. 潘建芳.山西农业大学 2016
[4]中华蜜蜂气味受体基因AcerOr1和AcerOreo的表达及定位研究[D]. 杨珊珊.山西农业大学 2015
[5]甜菜夜蛾嗅觉受体Sexi\Orco基因表达谱与RNA干扰研究[D]. 张逸凡.山东农业大学 2011
[6]基于RNAi的东亚飞蝗otd基因功能研究[D]. 赵杨.重庆师范大学 2010
[7]甜菜夜蛾性信息素结合蛋白的RNA干扰及嗅觉受体基因的表达谱[D]. 周耀振.南京农业大学 2008
本文编号：3245668
【文章来源】：山西农业大学山西省
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
昆虫与其周围的气味信息Fig.1-1Insectandtheirsurroundingsodorworld
-4-系统后被整合并加工，引起昆虫产生相应的行为反应。气味受体在外周嗅觉系统对气味分子的传导过程中发挥了核心作用，哪些蛋白在嗅觉神经中通过什么样的作用机制对气味信号进行编码一直是研究的热点。随着基因测序技术及生物信息学技术的发展，嗅觉相关基因家族尤其是气味受体得到了鉴定，推动了昆虫嗅觉机制研究的快速发展。1.1昆虫嗅觉识别过程昆虫的嗅觉识别过程非常复杂，需要多种嗅觉相关蛋白的参与。可以简单概括为以下几个步骤（如图1-2）：（1）周围环境中的各种疏水性的气味小分子通过昆虫触角和下颌须表面所被覆的微极孔扩散进入到感器淋巴液中，进入感器腔内的气味分子首先与其中的OBPs或CSPs进行结合并形成复合物，在它们的协助下运输到嗅觉神经元（Olfactorysensoryneurons，OSNs）树突膜上。（2）树突膜上表达的ORs或IRs等被气味分子激活[3-6]。树突膜通透性发生改变，ORs或IRs等将化学信号转化为电信号产生动作电位，沿轴突递至触角叶进而激活脑部的嗅觉中枢神经系统，释放出神经冲动指导昆虫产生出相应的生理和行为反应。（3）气味分子在气味降解酶的作用下被降解失活。研究还表明，SNMPs也参与了昆虫外周嗅觉系统信号转导的过程[7,8]。图1-2昆虫外周神经系统信号转导示意图Fig.1-2Signaltransductionoftheperipheralnervoussystemofinsects1.2昆虫气味受体介导的嗅觉信号转导
-5-当环境中的气味分子刺激昆虫气味受体后是如何将嗅觉化学信号传至高级中枢并转化成电信号？目前存在两种假说解释Orco/ORs介导的嗅觉信号转导通路：一种是阳离子配体门控通路（Ligandgatedionchannel），另一种是代谢型通路。前者认为气味分子激活ORs后导致Orco/ORs复合体离子通道的开放，使细胞内外形成离子流（例如K+外流，Na+和Ca2+内流），最终产生动作电位[9,10]（图1-3A）；而后者认为气味分子激活ORs后，一方面可以快速打开Orco单独形成的离子通道，导致离子产生跨膜流动，使细胞去极化而产生动作电位。另一方面ORs激发下游GTP介导第二信使转导，使细胞内cAMP浓度显著升高，形成一种慢速而持久的嗅觉反应[11-15]（图1-3B）。图1-3昆虫气味受体介导的嗅觉信号转导假说Fig.1-3Theolfactorysignaltransductionhypothesismediatedbyinsectodorreceptor.2昆虫气味受体的研究进展2.1昆虫气味受体的种类从第一个气味受体在果蝇Drosophilamelanogaster中被鉴定出来以后[16]，研究者们利用各种分子、生化手段不断的从昆虫中寻找新的气味受体，特别是近年来生物信息学和转录组测序技术的飞速发展，越来越多的ORs基因被鉴定出来[17,18]。到目前为止，从果蝇体内发现了62个ORs基因，家蚕Bombyxmori中49个ORs[19]，胡桃胭脂天牛Megacyllenecaryae中57个ORs[20]，果蝇Drosophilamelanogaster中62个ORs[21]，冈
【参考文献】：
期刊论文
[1]RNAi作用机制及应用研究进展[J]. 冯小艳,张树珍. 生物技术通报. 2017(05)
[2]中华蜜蜂气味受体基因AcerOr167的克隆及表达分析[J]. 杜亚丽,潘建芳,王树杰,杨爽,赵慧婷,姜玉锁. 环境昆虫学报. 2017(01)
[3]昆虫RNA干扰中双链RNA的转运方式[J]. 刘吉升,朱文辉,廖文丽,卜晓玲,江婉仪. 昆虫学报. 2016(06)
[4]气味受体基因Orco在中华蜜蜂雄蜂触角中的表达及定位分析[J]. 赵慧婷,高鹏飞,张桂贤,田嵩浩,杨珊珊,孟娇,姜玉锁. 中国农业科学. 2015(04)
[5]甜菜夜蛾UAP的克隆、时空表达及RNAi研究[J]. 陈洁,陈宏鑫,姚琼,张文庆. 中国农业科学. 2014(07)
[6]精子趋化性与嗅觉受体基因表达关系研究进展[J]. 贾芳,孙子龙,申进军,边疆,王俊东. 动物医学进展. 2012(02)
[7]瓜实蝇嗅觉受体基因的克隆及表达谱分析[J]. 申建梅,胡黎明,宾淑英,林进添. 昆虫学报. 2011(03)
[8]蜜蜂贮存精子的质量检测与品质提升研究[J]. 穆忠华,张晓明,郭文奇,邵海波,林昌忠,王丽华. 中国蜂业. 2010(11)
[9]卫星搭载蜜蜂精液研究初报[J]. 郭军,石巍,丁桂玲,吕丽萍,刘之光. 核农学报. 2009(04)
[10]昆虫气味受体研究进展[J]. 乔奇,原国辉,李海超,郭线茹,罗梅浩. 昆虫学报. 2008(01)
博士论文
[1]飞蝗表皮几丁质有序排列关键基因的功能研究[D]. 于荣荣.山西大学 2017
[2]参与二种醛及一种酯识别的昆虫化学感受分子机制[D]. 张立伟.中国农业大学 2017
[3]果蝇嗅觉受体Or82a及飞蝗嗅觉受体LmigOR3的功能研究[D]. 游银伟.中国农业大学 2017
[4]白纹伊蚊嗅觉受体的克隆、鉴定和功能分析[D]. 刘宏美.南方医科大学 2016
[5]中华蜜蜂气味受体基因Or1、Or2、Or3的鉴定、表达及定位分析[D]. 赵慧婷.山西农业大学 2013
[6]丽蝇嗅觉共同受体Orco的克隆、鉴定及其功能研究[D]. 王翔.中南大学 2013
硕士论文
[1]外源dsRNA/siRNA介导的玉米粘虫RNA干扰机制的研究[D]. 张亚楠.内蒙古大学 2016
[2]中华蜜蜂4个气味受体基因AcerOrs的时空差异性表达分析[D]. 王树杰.山西农业大学 2016
[3]中华蜜蜂气味受体基因Or57、Or139和Or167的克隆与时空表达分析[D]. 潘建芳.山西农业大学 2016
[4]中华蜜蜂气味受体基因AcerOr1和AcerOreo的表达及定位研究[D]. 杨珊珊.山西农业大学 2015
[5]甜菜夜蛾嗅觉受体Sexi\Orco基因表达谱与RNA干扰研究[D]. 张逸凡.山东农业大学 2011
[6]基于RNAi的东亚飞蝗otd基因功能研究[D]. 赵杨.重庆师范大学 2010
[7]甜菜夜蛾性信息素结合蛋白的RNA干扰及嗅觉受体基因的表达谱[D]. 周耀振.南京农业大学 2008
本文编号：3245668
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/3245668.html
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