绿盲蝽足部化学感受相关蛋白在近距离识别中的功能研究
发布时间：2021-09-29 15:32
绿盲蝽Apolygus lucorum,属于半翅目,盲蝽科,是一种重要的田间害虫。近年来,随着转Bt抗虫棉的广泛栽植,以绿盲蝽为主的田间刺吸式次要害虫大规模发生,给农业生产造成了严重的经济损失。绿盲蝽具有多食性和寄主转移为害习性,其依靠自身敏感的嗅觉味觉系统感知纷繁复杂的外界信号,并作出相应的化学感受行为。本研究针对绿盲蝽足部的化学感受功能展开以期进一步阐明绿盲蝽的化学通讯行为调控机制。主要研究结果如下:1.绿盲蝽雌雄成虫足部感器主要分布在股节、胫节和跗节。扫描电镜结果显示,感器类型无雌雄二型性现象。绿盲蝽足部表面有4种类型的感器,包括:毛形感器sensilla trichodea（亚型:长直毛形感器long straight sensilla trichodea,长曲毛形感器long curved sensilla trichodea）、锥形感器sensilla basiconca（亚型:中长锥形感器medium-long sensilla basiconca,短锥形感器short sensilla basiconca）、刺形感器sensilla chaetica（亚型:刺形感器1,...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
果蝇头部正面的嗅觉系统解剖图
娴男峋跸低吃诙?特定气味的敏感度方面绝不差于哺乳动物的嗅觉系统，甚至比哺乳动物的嗅觉系统更灵敏。昆虫的感觉树突位于感器中的淋巴液中，对于嗅觉感器来说，感器的角质层孔将外界气味分子输入感器内部淋巴液中，在相关转运蛋白的作用下将气味信息送达到感觉细胞膜上，脂溶性气味分子通过与水溶性蛋白结合，气味分子被运输到相应的膜受体上，引起膜电位的改变，外界信息对昆虫的嗅觉神经元轴突形成刺激将信号输送给中枢神经系统（Centralnervoussystem,CNS），诱导昆虫行为的改变（SINCLAIR,1972;SACHSEandKRIEGER,2011）（图1-2）。昆虫的嗅觉识别是由多个化学感受基因共同参与完成的一系列生命活动。图1-2嗅觉感器的结构（SACHSEandKRIEGER,2011）Fig.1-2Structureofaolfactorysensillahair(SACHSEandKRIEGER,2011)1.2.2昆虫的味觉识别昆虫的味觉识别由味觉感器协助完成，每个味觉感器中都存在味觉神经元（Gustatoryreceptorneuron,GRN）。味觉物质以水溶性的氨基酸、糖类、盐类和苦味物质为主，味觉物质的识别过程与嗅觉信号类似，昆虫受到外界气味刺激，味觉物质通过味觉感器淋巴液，被输送到味觉神经的树突膜上，引发动作电位，味觉物质完成由化学信号到电信号的转变，引起昆虫行为的改变（汤清波等，2001；SINCLAIR,1972;SCHOONHOVENetal.,2005）。有研究表明，表达于口器和足部味觉神经的GR32a能抑制雄性间的交配，雄性特异表达的性信息素受体GR68a也参与求偶过程（TETSUYAetal.,2008;BRAYandAMREIN,2003）。果蝇探测盐和酸的灵敏度非常高，果蝇的味觉系统是研究味觉的理想模型。咸味和酸味不仅仅是人类的感知，还会引起昆虫的行为反应。果蝇中存在GR66a特异性识别苦味物质，GR5a识别糖类物质（STEVENandHUBERT,2003;MOONetal.,2006）。甜?
中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论4发出信号（ZHANGetal.,2003）。盐的味道被认为是通过钠离子(或钾离子)通过诸如PPK11和PPK19等DEG/ENaC通道直接流入细胞来调节的（LIUetal.,2003）。DPR-Ig基因家族的成员，如dpr1，也参与了盐信号的传递（NAKAMURAetal.,2002），然而，它们在信号级联中的具体作用仍有待阐明（图1-3）。图1-3甜、苦、盐类化合物的味觉信号转导（AmreinandThorne,2005）Fig.1-3Tastesignaltransductionforsweet,bitterandsaltcompounds(AmreinandThorne,2005)1.2.3参与昆虫化学通讯的化学感受相关蛋白化学感受相关基因参与昆虫嗅觉信号的检测与转导。这些化学感受相关蛋白参与昆虫的化学通讯，对昆虫行为的调控起着非常重要的作用。气味结合蛋白（odorant-bindingprotein,OBP）和化学感受蛋白（chemosensoryprotein,CSP）是研究最早且最广泛的化学感受相关蛋白，这两类蛋白参与较多的通讯功能。离子型受体（ionotropicreceptor,IR），嗅觉受体（odorantreceptor,OR），味觉受体（gustatoryreceptor,GR）和感觉神经元膜蛋白（sensoryneuronmembraneprotein,SNMP）等是近年来的研究热点，这些膜蛋白功能的解析促进了我们对昆虫的化学通讯机理的认知（WYNANDandCARLSON,2006;ABDEL-LATIEF,2007;WANNERandROBERTSON,2008;PELOSIetal.,2006;ADACHIetal.,2014;LEALetal.,2013;TOUHARAandVOSSHALL,2009;BENTONetal.,2009;VOGTetal.,2009;VOGT,2003）。以传播疾病的蚊类的化学感受相关蛋白基因为例，通过蚊子的全基因组序列分析，冈比亚蚊Anophelesgambiae，刺舌蝇GlossinamORitans和致倦库蚊Culexquinquefasciatus的化学感受基因家族已经分别鉴定出来，且各个基因家族的不同基因数量也不同（图1-4），不同物种的化学感受相关蛋白在发挥
【参考文献】：
期刊论文
[1]茶角盲蝽触角和前足感器的扫描电镜观察[J]. 王政,孟倩倩,刘爱勤,桑利伟,孙世伟,苟亚峰,高圣风. 热带作物学报. 2017(11)
[2]齿缘刺猎蝽成虫触角和跗节感器的扫描电镜观察[J]. 黄科瑞,宋傲群,周琼,商辉,严岳鸿. 生命科学研究. 2016(03)
[3]绿盲蝽气味受体基因AlucOR40的克隆及功能研究[J]. 张志翔,张美萍,王桂荣,刘杨. 昆虫学报. 2016(06)
[4]烟盲蝽成虫触角感器的扫描电镜观察[J]. 周正,王孟卿,胡月,陈红印. 应用昆虫学报. 2012(03)
[5]昆虫味觉感受机制研究进展[J]. 汤清波,马英,黄玲巧,王琛柱. 昆虫学报. 2011(12)
[6]柿广翅蜡蝉成虫足感受器超微结构的研究[J]. 王洪亮,李卫海,王丙丽,李超伟,郭志刚. 北方园艺. 2011(19)
[7]中黑盲蝽触角感器扫描电镜观察[J]. 鲁冲,朱芬,陈利珍,周丽君,雷朝亮. 昆虫知识. 2009(06)
[8]群居型东亚飞蝗后足外侧感器的初步研究[J]. 高倩,周淑辉,张龙. 北京农学院学报. 2008(03)
[9]绿盲蝽触角感器的扫描电镜观察[J]. 陆宴辉,仝亚娟,吴孔明. 昆虫学报. 2007(08)
[10]中华微刺盲蝽触角环境扫描电镜观察[J]. 高泽正,吴伟坚,梁广文. 华南农业大学学报. 2006(04)
博士论文
[1]绿盲蝽气味受体的鉴定、表达及功能分析[D]. 安兴奎.中国农业科学院 2019
[2]中红侧沟茧蜂触角化学识别相关基因鉴定及表达特征分析[D]. 王山宁.中国农业科学院 2017
硕士论文
[1]绿盲蝽12个气味结合蛋白的表达、纯化、结构预测与功能研究[D]. 孙小洁.山东农业大学 2019
本文编号：3413963
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
果蝇头部正面的嗅觉系统解剖图
娴男峋跸低吃诙?特定气味的敏感度方面绝不差于哺乳动物的嗅觉系统，甚至比哺乳动物的嗅觉系统更灵敏。昆虫的感觉树突位于感器中的淋巴液中，对于嗅觉感器来说，感器的角质层孔将外界气味分子输入感器内部淋巴液中，在相关转运蛋白的作用下将气味信息送达到感觉细胞膜上，脂溶性气味分子通过与水溶性蛋白结合，气味分子被运输到相应的膜受体上，引起膜电位的改变，外界信息对昆虫的嗅觉神经元轴突形成刺激将信号输送给中枢神经系统（Centralnervoussystem,CNS），诱导昆虫行为的改变（SINCLAIR,1972;SACHSEandKRIEGER,2011）（图1-2）。昆虫的嗅觉识别是由多个化学感受基因共同参与完成的一系列生命活动。图1-2嗅觉感器的结构（SACHSEandKRIEGER,2011）Fig.1-2Structureofaolfactorysensillahair(SACHSEandKRIEGER,2011)1.2.2昆虫的味觉识别昆虫的味觉识别由味觉感器协助完成，每个味觉感器中都存在味觉神经元（Gustatoryreceptorneuron,GRN）。味觉物质以水溶性的氨基酸、糖类、盐类和苦味物质为主，味觉物质的识别过程与嗅觉信号类似，昆虫受到外界气味刺激，味觉物质通过味觉感器淋巴液，被输送到味觉神经的树突膜上，引发动作电位，味觉物质完成由化学信号到电信号的转变，引起昆虫行为的改变（汤清波等，2001；SINCLAIR,1972;SCHOONHOVENetal.,2005）。有研究表明，表达于口器和足部味觉神经的GR32a能抑制雄性间的交配，雄性特异表达的性信息素受体GR68a也参与求偶过程（TETSUYAetal.,2008;BRAYandAMREIN,2003）。果蝇探测盐和酸的灵敏度非常高，果蝇的味觉系统是研究味觉的理想模型。咸味和酸味不仅仅是人类的感知，还会引起昆虫的行为反应。果蝇中存在GR66a特异性识别苦味物质，GR5a识别糖类物质（STEVENandHUBERT,2003;MOONetal.,2006）。甜?
中国农业科学院硕士学位论文第一章绪论4发出信号（ZHANGetal.,2003）。盐的味道被认为是通过钠离子(或钾离子)通过诸如PPK11和PPK19等DEG/ENaC通道直接流入细胞来调节的（LIUetal.,2003）。DPR-Ig基因家族的成员，如dpr1，也参与了盐信号的传递（NAKAMURAetal.,2002），然而，它们在信号级联中的具体作用仍有待阐明（图1-3）。图1-3甜、苦、盐类化合物的味觉信号转导（AmreinandThorne,2005）Fig.1-3Tastesignaltransductionforsweet,bitterandsaltcompounds(AmreinandThorne,2005)1.2.3参与昆虫化学通讯的化学感受相关蛋白化学感受相关基因参与昆虫嗅觉信号的检测与转导。这些化学感受相关蛋白参与昆虫的化学通讯，对昆虫行为的调控起着非常重要的作用。气味结合蛋白（odorant-bindingprotein,OBP）和化学感受蛋白（chemosensoryprotein,CSP）是研究最早且最广泛的化学感受相关蛋白，这两类蛋白参与较多的通讯功能。离子型受体（ionotropicreceptor,IR），嗅觉受体（odorantreceptor,OR），味觉受体（gustatoryreceptor,GR）和感觉神经元膜蛋白（sensoryneuronmembraneprotein,SNMP）等是近年来的研究热点，这些膜蛋白功能的解析促进了我们对昆虫的化学通讯机理的认知（WYNANDandCARLSON,2006;ABDEL-LATIEF,2007;WANNERandROBERTSON,2008;PELOSIetal.,2006;ADACHIetal.,2014;LEALetal.,2013;TOUHARAandVOSSHALL,2009;BENTONetal.,2009;VOGTetal.,2009;VOGT,2003）。以传播疾病的蚊类的化学感受相关蛋白基因为例，通过蚊子的全基因组序列分析，冈比亚蚊Anophelesgambiae，刺舌蝇GlossinamORitans和致倦库蚊Culexquinquefasciatus的化学感受基因家族已经分别鉴定出来，且各个基因家族的不同基因数量也不同（图1-4），不同物种的化学感受相关蛋白在发挥
【参考文献】：
期刊论文
[1]茶角盲蝽触角和前足感器的扫描电镜观察[J]. 王政,孟倩倩,刘爱勤,桑利伟,孙世伟,苟亚峰,高圣风. 热带作物学报. 2017(11)
[2]齿缘刺猎蝽成虫触角和跗节感器的扫描电镜观察[J]. 黄科瑞,宋傲群,周琼,商辉,严岳鸿. 生命科学研究. 2016(03)
[3]绿盲蝽气味受体基因AlucOR40的克隆及功能研究[J]. 张志翔,张美萍,王桂荣,刘杨. 昆虫学报. 2016(06)
[4]烟盲蝽成虫触角感器的扫描电镜观察[J]. 周正,王孟卿,胡月,陈红印. 应用昆虫学报. 2012(03)
[5]昆虫味觉感受机制研究进展[J]. 汤清波,马英,黄玲巧,王琛柱. 昆虫学报. 2011(12)
[6]柿广翅蜡蝉成虫足感受器超微结构的研究[J]. 王洪亮,李卫海,王丙丽,李超伟,郭志刚. 北方园艺. 2011(19)
[7]中黑盲蝽触角感器扫描电镜观察[J]. 鲁冲,朱芬,陈利珍,周丽君,雷朝亮. 昆虫知识. 2009(06)
[8]群居型东亚飞蝗后足外侧感器的初步研究[J]. 高倩,周淑辉,张龙. 北京农学院学报. 2008(03)
[9]绿盲蝽触角感器的扫描电镜观察[J]. 陆宴辉,仝亚娟,吴孔明. 昆虫学报. 2007(08)
[10]中华微刺盲蝽触角环境扫描电镜观察[J]. 高泽正,吴伟坚,梁广文. 华南农业大学学报. 2006(04)
博士论文
[1]绿盲蝽气味受体的鉴定、表达及功能分析[D]. 安兴奎.中国农业科学院 2019
[2]中红侧沟茧蜂触角化学识别相关基因鉴定及表达特征分析[D]. 王山宁.中国农业科学院 2017
硕士论文
[1]绿盲蝽12个气味结合蛋白的表达、纯化、结构预测与功能研究[D]. 孙小洁.山东农业大学 2019
本文编号：3413963
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