苹果蠹蛾触角转录组分析与性信息素受体功能鉴定
发布时间：2021-10-09 10:29
昆虫作为地球上分布最广的生物群体之一,在长期进化过程中形成了灵敏的嗅觉系统,从而保证它们在气味物质复杂的生存环境中完成各种重要的生命活动,包括:寻找配偶、搜寻食物、定位寄主和产卵地以及躲避天敌等。鳞翅目昆虫使用性信息素完成求偶和交配行为,使得利用人工合成性信息素监测和防治鳞翅目害虫成为可能。以性信息素为基础的诱集和迷向技术在苹果蠹蛾（Cydia pomonella）的防治中广泛应用。在我国,苹果蠹蛾不仅是重要的入侵物种,同时也是检疫性有害生物,主要危害苹果、梨、核桃等,给我国水果行业发展造成巨大经济损失。随着苹果蠹蛾对多种杀虫剂抗药性的增加,利用性信息素的交配干扰技术在苹果蠹蛾的防治中起到越来越重要的作用。尽管该技术在该害虫防治中广泛应用,但苹果蠹蛾对性信息素的化学感受机制仍不清楚。在性信息素的识别过程中,性信息素受体发挥关键作用,研究该基因的功能,有助于了解苹果蠹蛾感受性信息素的分子机制,对开发绿色高效的害虫防治手段具有重要意义。本研究以苹果蠹蛾为研究对象,通过分子生物学、生物信息学以及电生理学等研究方法,对苹果蠹蛾触角中嗅觉相关基因进行鉴定并对性信息素受体的体外功能进行探究,以下为...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
昆虫触角感器模式图（STENGL,2010）
中国农业科学院硕士论文第一章绪论4图1-2昆虫气味识别机制模式图（DUetal.,2016）Fig.1-2Modelofmechanismofinsectolfaction（DUetal.,2016）1.3昆虫气味受体的研究进展1.3.1气味受体基因的鉴定1991年，第一个气味受体是在哺乳动物褐家鼠体内被发现（Ratfmnorvegicus）（BUCKandAXEL,1991）。此后，研究人员在脊椎动物（鸟类、两栖类、鱼类等）体内通过同源克隆也发现了气味受体的存在（NGAIetal.,1993；RAMINGetal.,1993；FREITAGetal.,1998）。同样是使用同源克隆的方法，但是并没有在无脊椎动物体内发现气味受体基因。究其原因，可能是由于不同物种间的气味受体基因同源性较低。直至1995年，线虫全基因组测序完成，在全基因组数据中挖掘出无脊椎的首个气味受体基因（TROEMELetal.,1995），该方法也为昆虫气味受体基因鉴定提供了新的思路。随着基因组测序技术的发展，在果蝇（Drosophilamelanogaster）基因组中鉴定出气味受体基因，这也是第一个被鉴定出气味受体基因的昆虫（CLYNEetal.,1999;GAOandCHESS,1999）。后续许多昆虫进行了基因组的测序研究，利用同源基因比较的方法，先后从冈比亚按蚊（Anophelesgambiae）（FOXetal.,2002;HOLTetal.,2003）、埃及伊蚊（Aedesaegypti）（NENEetal.,2007）、家蚕（Bombyxmori）（SAKURAIetal.,2004;KRIEGERetal.,2005）、烟芽夜饿（Heliothisvirescens）（KRIEGERetal.,2002;KRIEGERetal.,2004）、蜜蜂（Apismellifera）（TheHoneybeeGenomeSequencingConsortium,2006;ROBERTSONandWANNER,2006）、赤拟谷盗（Triboliumcastaneum）（ENGSONTIAetal.,2008)）、豌豆蚜（Acyrthosiphonpisum）（TheInternationalAphidGenomicsConsortium,2010）、小菜蛾（Plutellaxylostella）（YOUetal.,2013）、?
的幽暗丽蝇（Calliphorastygia）（LEITCHetal.,2015），鞘翅目中的大猿叶甲（Colaphellusbowringii）（LIetal.,2015），膜翅目中的菜蛾盘绒茧蜂（Cotesiavestalis）（NISHIMURAetal.,2012），半翅目中的褐飞虱（Nilaparvatalugens）（ZHOUetal.,2014）等均进行了触角转录组分析和嗅觉相关基因鉴定。这些气味受体的鉴定为后续的功能鉴定研究打下坚实基矗1.3.2气味受体的结构昆虫气味受体是一类氨基酸长度为360-460aa的疏水性膜蛋白，位于嗅觉神经元OSNs的树突膜上。一般有7个跨膜结构域，且N端位于膜内侧，C端位于膜外侧，如图1-3。一般情况下，N端氨基酸序列保守性低于C端。有研究发现，在感受到信息素信号后，触角内的三磷酸肌醇含量激增，由此推测气味受体可能是通过释放第二信使来行使功能，属于一种G蛋白偶联受体（KRIEGERandBREER,1999;JACQUIN-JOLYandMERLIN2004）。但是后来的研究发现，昆虫的气味受体是与ORco一起组成有控制离子通道开闭的复合物来行使功能（NEUHAUSetal.,2005;BENTONetal.,2006），这个发现成为了推翻气味受体属于G蛋白偶联受体的观点。图1-3昆虫气味受体结构图（BENTONetal.2006）Fig.1-3StructureofORsininsect（BENTONetal.2006）1.4气味受体的功能探究气味受体在嗅觉识别机制中起到重要作用的原因有两方面。一方面是气味受体可以特异性识别某一类或者某一种气味分子；另一方面是气味受体可以完成化学信号转化为电信号的转化过程，进而将信号向中枢神经传导，经中枢神经处理后引起昆虫相关行为（LEAL，2013）。所以，昆虫气味受体基因鉴定让气味受体功能研究有了可行性，也让该领域成为昆虫嗅觉相关研究的热点。昆虫的气味受体可分为两类。一类是在不同物种间同源性很高的OR83b基因家族，这是一
【参考文献】：
期刊论文
[1]鳞翅目昆虫的触角感器[J]. 郭振营,王振军. 生物学通报. 2015(02)
[2]初探苹果蠹蛾阻截防控体系的建立与实践[J]. 杨桦,宁殿林,吴金亮,杨铭,王雅丽,杨少雄,郭萍,黄艳丽. 植物检疫. 2012(05)
[3]棉铃虫触角感器的超微结构观察[J]. 王桂荣,郭予元,吴孔明. 中国农业科学. 2002(12)
[4]昆虫的触角感器[J]. 马瑞燕,杜家纬. 昆虫知识. 2000(03)
[5]生态因子在苹果蠹蛾地理分布中的作用[J]. 林伟,林长军,宠金. 植物检疫. 1996(01)
[6]苹果蠹蛾（Carpocapsa pomonella L.）在我国的新发现[J]. 张学祖. 昆虫学报. 1957(04)
本文编号：3426189
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
昆虫触角感器模式图（STENGL,2010）
中国农业科学院硕士论文第一章绪论4图1-2昆虫气味识别机制模式图（DUetal.,2016）Fig.1-2Modelofmechanismofinsectolfaction（DUetal.,2016）1.3昆虫气味受体的研究进展1.3.1气味受体基因的鉴定1991年，第一个气味受体是在哺乳动物褐家鼠体内被发现（Ratfmnorvegicus）（BUCKandAXEL,1991）。此后，研究人员在脊椎动物（鸟类、两栖类、鱼类等）体内通过同源克隆也发现了气味受体的存在（NGAIetal.,1993；RAMINGetal.,1993；FREITAGetal.,1998）。同样是使用同源克隆的方法，但是并没有在无脊椎动物体内发现气味受体基因。究其原因，可能是由于不同物种间的气味受体基因同源性较低。直至1995年，线虫全基因组测序完成，在全基因组数据中挖掘出无脊椎的首个气味受体基因（TROEMELetal.,1995），该方法也为昆虫气味受体基因鉴定提供了新的思路。随着基因组测序技术的发展，在果蝇（Drosophilamelanogaster）基因组中鉴定出气味受体基因，这也是第一个被鉴定出气味受体基因的昆虫（CLYNEetal.,1999;GAOandCHESS,1999）。后续许多昆虫进行了基因组的测序研究，利用同源基因比较的方法，先后从冈比亚按蚊（Anophelesgambiae）（FOXetal.,2002;HOLTetal.,2003）、埃及伊蚊（Aedesaegypti）（NENEetal.,2007）、家蚕（Bombyxmori）（SAKURAIetal.,2004;KRIEGERetal.,2005）、烟芽夜饿（Heliothisvirescens）（KRIEGERetal.,2002;KRIEGERetal.,2004）、蜜蜂（Apismellifera）（TheHoneybeeGenomeSequencingConsortium,2006;ROBERTSONandWANNER,2006）、赤拟谷盗（Triboliumcastaneum）（ENGSONTIAetal.,2008)）、豌豆蚜（Acyrthosiphonpisum）（TheInternationalAphidGenomicsConsortium,2010）、小菜蛾（Plutellaxylostella）（YOUetal.,2013）、?
的幽暗丽蝇（Calliphorastygia）（LEITCHetal.,2015），鞘翅目中的大猿叶甲（Colaphellusbowringii）（LIetal.,2015），膜翅目中的菜蛾盘绒茧蜂（Cotesiavestalis）（NISHIMURAetal.,2012），半翅目中的褐飞虱（Nilaparvatalugens）（ZHOUetal.,2014）等均进行了触角转录组分析和嗅觉相关基因鉴定。这些气味受体的鉴定为后续的功能鉴定研究打下坚实基矗1.3.2气味受体的结构昆虫气味受体是一类氨基酸长度为360-460aa的疏水性膜蛋白，位于嗅觉神经元OSNs的树突膜上。一般有7个跨膜结构域，且N端位于膜内侧，C端位于膜外侧，如图1-3。一般情况下，N端氨基酸序列保守性低于C端。有研究发现，在感受到信息素信号后，触角内的三磷酸肌醇含量激增，由此推测气味受体可能是通过释放第二信使来行使功能，属于一种G蛋白偶联受体（KRIEGERandBREER,1999;JACQUIN-JOLYandMERLIN2004）。但是后来的研究发现，昆虫的气味受体是与ORco一起组成有控制离子通道开闭的复合物来行使功能（NEUHAUSetal.,2005;BENTONetal.,2006），这个发现成为了推翻气味受体属于G蛋白偶联受体的观点。图1-3昆虫气味受体结构图（BENTONetal.2006）Fig.1-3StructureofORsininsect（BENTONetal.2006）1.4气味受体的功能探究气味受体在嗅觉识别机制中起到重要作用的原因有两方面。一方面是气味受体可以特异性识别某一类或者某一种气味分子；另一方面是气味受体可以完成化学信号转化为电信号的转化过程，进而将信号向中枢神经传导，经中枢神经处理后引起昆虫相关行为（LEAL，2013）。所以，昆虫气味受体基因鉴定让气味受体功能研究有了可行性，也让该领域成为昆虫嗅觉相关研究的热点。昆虫的气味受体可分为两类。一类是在不同物种间同源性很高的OR83b基因家族，这是一
【参考文献】：
期刊论文
[1]鳞翅目昆虫的触角感器[J]. 郭振营,王振军. 生物学通报. 2015(02)
[2]初探苹果蠹蛾阻截防控体系的建立与实践[J]. 杨桦,宁殿林,吴金亮,杨铭,王雅丽,杨少雄,郭萍,黄艳丽. 植物检疫. 2012(05)
[3]棉铃虫触角感器的超微结构观察[J]. 王桂荣,郭予元,吴孔明. 中国农业科学. 2002(12)
[4]昆虫的触角感器[J]. 马瑞燕,杜家纬. 昆虫知识. 2000(03)
[5]生态因子在苹果蠹蛾地理分布中的作用[J]. 林伟,林长军,宠金. 植物检疫. 1996(01)
[6]苹果蠹蛾（Carpocapsa pomonella L.）在我国的新发现[J]. 张学祖. 昆虫学报. 1957(04)
本文编号：3426189
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