【摘要】：甘蔗條螟(Chilovenosatus Walker)和紅尾白螟(Tryporyza intacta Snellen)是熱帶及亞熱帶地區(qū)為害甘蔗的主要害蟲,稻縱卷葉螟(Cnaphalocrocis medinalis Guenee)是具有遷飛性的世界性水稻害蟲,在我國南北方水稻產(chǎn)區(qū)均有分布。目前主要以化學(xué)防治為主,但化學(xué)農(nóng)藥的濫用和殘留對生態(tài)及土壤環(huán)境的破壞尤為嚴(yán)重,篩選綠色高效的環(huán)保替代藥劑十分必要。以信息素為靶標(biāo)的生物防治手段,具有高效、無污染的特點,成為害蟲防控的研究熱點之一。目前對于甘蔗條螟、稻縱卷葉螟和紅尾白螟化學(xué)感受機(jī)制的研究尚少,本研究以其性信息素結(jié)合蛋白為研究對象,分別對CvenPBPs、CmedPBPs和TintPBPs各基因進(jìn)行了克隆表達(dá)及功能鑒定,探究其與性信息素的結(jié)合能力和關(guān)鍵作用位點;同時對三種螟蟲雌蛾信息素腺體進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序分析,篩選到大量與性信息素合成相關(guān)的酶類基因。研究結(jié)果為甘蔗條螟、稻縱卷葉螟和紅尾白螟的生物防治及雌蛾性信息素合成通路的比較研究提供了基礎(chǔ)性資料,同時為研究昆蟲與寄主植物互作和協(xié)同進(jìn)化提供了更多科學(xué)依據(jù)。本研究取得的主要結(jié)果如下:(1)利用 RT-PCR 技術(shù)擴(kuò)增出 CvenPBP1-3、CmedPBP1-3 和 TintPBP1-3 基因全長cDNA序列,并利用原核表達(dá)獲得嗅覺蛋白CvenPBPs、CmedPBPs和TintPBPs,之后采用熒光競爭結(jié)合實驗檢測PBPs和性信息素的結(jié)合特性。結(jié)果表明,甘蔗條螟CvenPBPs與3種性信息素的結(jié)合能力都比較強(qiáng),CvenPBP1和CvenPBP2對Z13-18:AC親和力十分顯著,它們的Ki值分別為1.01 μM和1.57 μM,而CvenPBP3與Z13-18:OH的結(jié)合能力比較強(qiáng),其Ki值為1.87μM。CmedPBP1與三種性信息素結(jié)合能力較弱,CmedPBP2和CmedPBP3能有效結(jié)合3種性信息素,CmedPBP2對Z13-18:OH親和力十分顯著,它的Ki值為0.97 μM,而CmedPBP3與Z16-18:AC的結(jié)合能力較好,其Ki值為1.76 μM。TintPBP3與性信息素結(jié)合能力不及TintPBP1和TintPBP2,TintPBP1和TintPBP3與反式十六醛的結(jié)合能力較強(qiáng),而TintPBP2與順式十六醛的結(jié)合能力較強(qiáng)。(2)蛋白多重序列比對發(fā)現(xiàn)3個CvenPBPs序列一致性為50.60%,3個CmedPBPs序列的一致性為50.20%,而3個TintPBPs序列一致性相對較低,只有35.26%。CvenPBP1 與 CmedPBP1 序列一致性為 59.39%,CvenPBP2 與 CmedPBP2序列一致性為55.49%,CvenPBP3與CmedPBP3序列一致性為42.18%。進(jìn)化分析表明:CvenPBPs、CmedPBPs和TintPBPs與鱗翅目螟蛾科的PBPs同源性較高,且鱗翅目昆蟲的PBPs顯著分為兩支,其中PBP1和PBP2聚為一只,PBP3單獨一支,結(jié)果與PBPs多重序列比對結(jié)果相對應(yīng),與前人的研究結(jié)果一致。(3)同源建模顯示,CvenPBPs和CmedPBPs具有OBPs家族的典型結(jié)構(gòu),都具有6個α螺旋結(jié)構(gòu)。分子對接實驗表明,Glu40、Leu43和Tyr41可能在CmedPBP1與性信息素的結(jié)合中發(fā)揮重要作用,在CmedPBP2與性信息素的結(jié)合中發(fā)揮重要作用的氨基酸位點是Ser111和Ser56,CmedPBP3與性信息素的結(jié)合中發(fā)揮重要作用的氨基酸位點是Tyr28和Leu43。與稻縱卷葉螟CmedPBP1相似,Leu43和Tyr41在CvenPBP1與性信息素的結(jié)合中發(fā)揮重要作用,在CvenPBP2與性信息素的結(jié)合中發(fā)揮重要作用的氨基酸位點是Ser43和Ile52,在CvenPBP3與性信息素的結(jié)合中發(fā)揮重要作用的氨基酸位點是Leu24、Tyr28和Ser1。(4)在甘蔗條螟、稻縱卷葉螟和紅尾白螟信息素腺體的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中分別篩選到74、107、106個與性信息素合成相關(guān)的酶類基因,包括以下9類:乙酰輔酶A羧化酶(ACC)、脂肪酸合酶(FAS)、脂肪酸輔酶A還原酶(FAR)、去飽和酶(DES)、乙酰輔酶A氧化酶(ACO)、醇氧化酶(AOX)、醛脫氫酶(ADH)、�；D(zhuǎn)移酶(ATF)和羧酸酯酶(CEX)。(5)甘蔗條螟、稻縱卷葉螟和紅尾白螟ACCs、FASs、FARs和DESs的進(jìn)化分析結(jié)果表明,CvenACC1與CmedACC1聚為一支,CvenFAS1與CmedFAS1聚為一支。CvenFAR1 與 CmedFAR1,CvenFAR2 與 CmedFAR2,CvenFAR3 與CmedFAR3,CvenFAR4與CmedFAR4分別聚為一支。DESs是性信息素合成過程中決定最終性信息種類的關(guān)鍵因素之一,進(jìn)化樹分析發(fā)現(xiàn),CvenDES1與CmedDES1,CvenDES2 與 CmedDES2,CvenDES3 與 CmedDES3 分別聚為一支。鱗翅目昆蟲DESs分為三支:A9-DES,△11-DES,而三種螟蟲的脫飽和酶基因大多單獨聚為一支。
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【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S433.4
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本文編號：2283714