烟青虫识别寄主植物挥发物的神经与分子机制

发布时间：2021-06-23 10:45

　　在长期的自然进化过程中,昆虫形成了一套特异而灵敏的嗅觉通讯系统。它们通过识别种内或种间性信息素以及自然界中的各种气味化合物来完成一系列重要的生命活动,如选择适宜的食物和产卵繁殖场所,寻找配偶,躲避和防御天敌等等。昆虫主要依靠其触角感受外界的气味化合物,触角上密布着大量的嗅觉感觉毛（即嗅觉感受器）,可以将外界化学信号转换成电信号,并传递到昆虫更高级的中枢神经系统（Central nervous system,CNS）。所以阐明昆虫嗅觉感受的神经和分子机制,不仅可以对昆虫行为进行调控,还可以比较近缘物种间对外界化学分子识别机制的差异。本研究以烟青虫为研究对象,利用单细胞记录技术,根据对测试气味的不同反应,鉴定出雌蛾与雄蛾的毛形感器和锥形感器的不同功能亚型和多条可以被不同气味化合物激活的嗅觉受体神经元;并根据烟青虫转录组结果,克隆得到烟青虫多个气味受体,利用爪蟾卵母细胞异源表达系统结合双电极电压钳鉴定这些气味受体的功能;阐明识别气味化合物嗅觉通路,并通过Y型管行为学实验,测定气味分子对昆虫行为的影响,主要结果如下:1、本研究选取了 20种气味化合物,利用单细胞记录（Single Sensil... 

【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１烟青虫与棉铃虫触角电镜扫描图（引用Ｃｈａｎｇ，?２０１６）??（Ａ－Ｃ）触角的顶端、中部和端部的大体形态

昆虫识别外界气味分子的过程相当复杂，其中有多种蛋白参与，包括气味结合蛋白??（Ｏｄｏｒａｎｔ?ｂｉｎｄｉｎｇ?ｐｒｏｔｅｉｎｓ，?ＯＢＰｓ）、气味受体（Ｏｄｏｒａｎｔ?ｒｅｃｅｐｔｏｒｓ，?ＯＲｓ）、气味降解酶??（Ｏｄｏｒａｎｔ?ｄｅｇｒａｄｉｎｇ?ｅｎｚｙｍｅｓ，?ＯＤＥｓ）等。如图１－２，外界化学信号通过感器表面极孔进入??淋巴液中，首先与气味结合蛋白ＯＢＰ结合，然后被运输到嗅觉受体神经元树突膜??（Ｄｅｎｄｒｉｔｉｃ?ｍｅｍｂｒａｎｅ，?ＤＭ）上，再与位于嗅觉神经兀膜上的气味受体ＯＲ相结合，刺激??感觉神经元｜１５，１６］。此时感觉神经元将化学刺激信号转变为电信号，电信号以电位的形式??沿轴突传播到更高级的感觉中心，然后将信息进行整合，发放神经的冲动使得昆虫产生??特定的生理与行为反应［１７］。??除了对外界气味分子的第一步识别与运输，以及气味分子与之发生专一性结合的气??味受体外，气味降解酶ＯＤＥ在昆虫嗅觉感受机制中也起较大的作用。当气味分子由??ＯＢＰ释放完成刺激反应后，气味分子被气味降解酶ＯＤＥ降解。现已经在昆虫触角中发??现了几类高水平表达的酶类

１．３．１昆虫气味受体的结构特征??昆虫气味受体是一类位于神经元树突膜上的一类跨膜蛋白，一般由３５０－４５０个氨基??酸编码构成。如图１－３，昆虫气味受体具有７个跨膜结构域，在胞内和胞外各形成３个??环状结构，其中第一个和第二个胞外环上高度保守的半胱酸可以形成一个潜在的二硫??键，第４个和第５个跨膜域形成的胞外环是潜在的配体识别位点，３个胞内环区域存在??７个潜在的磷酸化位点，并且当昆虫受到性信息素刺激后，触角内的肌醇三磷酸（ＩＰ３）的??含量瞬时增加，因此ＯＲ在最初被认为属于Ｇ－蛋白偶联受体（Ｇ?ｐｒｏｔｅｉｎ－ｃｏｕｐｌｅｄ?ｒｅｃｅｐｔｏｒｓ，??ＧＰＣＲｓ）家族［３４，３５］，但近些年通过对果蝇的气味受体进行进一步研究发现，果蝇中至少??存在两种气味受体与典型的Ｇ蛋白偶联受体不同。其实昆虫与脊椎动物的气味受体可能??因为感受气味物质的种类不同，他们之间并没有同源性［３６］。而且Ｂｅｎｔｏｎ等［％３９］在研究??果蝇共表达受体〇ｒ８３ｂ结构时发现，昆虫的ＯＲｓ氨基酸链的Ｎ末端在膜内，而Ｃ末端??在胞外。??ｃＳ＾Ｅ

【参考文献】：
期刊论文
[1]烟实夜蛾（Helicoverpa assulta Guenée）触角感器的超微结构观察[J]. 李坤,罗梅浩,赵国强,刘晓光.  河南农业大学学报. 2006(03)
[2]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)
[3]植物-昆虫间的化学通讯及其行为控制[J]. 杜家纬.  植物生理学报. 2001(03)



本文编号：3244795