中華蜜蜂氣味受體基因Or1和Or2功能分析
發(fā)布時間：2021-06-23 21:14
昆蟲嗅覺是由多種蛋白分子參與的復(fù)雜的化學(xué)信號傳遞過程。嗅覺參與昆蟲的尋偶、覓食、交配、產(chǎn)卵、種群管理等多種生理活動并發(fā)揮至關(guān)重要的作用。中華蜜蜂Apis cerana cerana是我國特有的蜜蜂品種,其高度靈敏的嗅覺系統(tǒng)能在復(fù)雜的氣味環(huán)境中識別群體內(nèi)化學(xué)信號以及區(qū)分從食物源散發(fā)出的特異性氣味分子,而蜜蜂識別氣味分子的行為與其嗅覺系統(tǒng)中相關(guān)蛋白的功能有著密切的關(guān)系。本研究選用中華蜜蜂氣味受體Acer Or1和Acer Or2作為研究對象,從中華蜜蜂體內(nèi)外探討了它們潛在的生物學(xué)功能,并對其可能參與的Ca2+/Ca M/Ca MKII信號通路,及其參與調(diào)控雄蜂精子活力進行了初探。本研究的主要結(jié)果如下:（1）通過飼喂法介導(dǎo)RNAi的方法對氣味受Acer Or1和Acer Or2基因在中華蜜蜂體內(nèi)的功能進行了初步探索。結(jié)果顯示:飼喂ds RNA后能顯著降低中華蜜蜂體內(nèi)Acer Or1和Acer Or2 m RNA和蛋白質(zhì)的表達水平,且Acer Or1沉默效果最好的是218 bp大小的短鏈ds RNA,而Acer Or2沉默效果最好的是471 bp的長鏈ds RNA。飼喂中...
【文章來源】：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西省
【文章頁數(shù)】：136 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
昆蟲與其周圍的氣味信息Fig.1-1Insectandtheirsurroundingsodorworld
-4-系統(tǒng)后被整合并加工，引起昆蟲產(chǎn)生相應(yīng)的行為反應(yīng)。氣味受體在外周嗅覺系統(tǒng)對氣味分子的傳導(dǎo)過程中發(fā)揮了核心作用，哪些蛋白在嗅覺神經(jīng)中通過什么樣的作用機制對氣味信號進行編碼一直是研究的熱點。隨著基因測序技術(shù)及生物信息學(xué)技術(shù)的發(fā)展，嗅覺相關(guān)基因家族尤其是氣味受體得到了鑒定，推動了昆蟲嗅覺機制研究的快速發(fā)展。1.1昆蟲嗅覺識別過程昆蟲的嗅覺識別過程非常復(fù)雜，需要多種嗅覺相關(guān)蛋白的參與�？梢院唵胃爬橐韵聨讉�步驟（如圖1-2）：（1）周圍環(huán)境中的各種疏水性的氣味小分子通過昆蟲觸角和下頜須表面所被覆的微極孔擴散進入到感器淋巴液中，進入感器腔內(nèi)的氣味分子首先與其中的OBPs或CSPs進行結(jié)合并形成復(fù)合物，在它們的協(xié)助下運輸?shù)叫嵊X神經(jīng)元（Olfactorysensoryneurons，OSNs）樹突膜上。（2）樹突膜上表達的ORs或IRs等被氣味分子激活[3-6]。樹突膜通透性發(fā)生改變，ORs或IRs等將化學(xué)信號轉(zhuǎn)化為電信號產(chǎn)生動作電位，沿軸突遞至觸角葉進而激活腦部的嗅覺中樞神經(jīng)系統(tǒng)，釋放出神經(jīng)沖動指導(dǎo)昆蟲產(chǎn)生出相應(yīng)的生理和行為反應(yīng)。（3）氣味分子在氣味降解酶的作用下被降解失活。研究還表明，SNMPs也參與了昆蟲外周嗅覺系統(tǒng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程[7,8]。圖1-2昆蟲外周神經(jīng)系統(tǒng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖Fig.1-2Signaltransductionoftheperipheralnervoussystemofinsects1.2昆蟲氣味受體介導(dǎo)的嗅覺信號轉(zhuǎn)導(dǎo)
-5-當(dāng)環(huán)境中的氣味分子刺激昆蟲氣味受體后是如何將嗅覺化學(xué)信號傳至高級中樞并轉(zhuǎn)化成電信號？目前存在兩種假說解釋Orco/ORs介導(dǎo)的嗅覺信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路：一種是陽離子配體門控通路（Ligandgatedionchannel），另一種是代謝型通路。前者認(rèn)為氣味分子激活ORs后導(dǎo)致Orco/ORs復(fù)合體離子通道的開放，使細胞內(nèi)外形成離子流（例如K+外流，Na+和Ca2+內(nèi)流），最終產(chǎn)生動作電位[9,10]（圖1-3A）；而后者認(rèn)為氣味分子激活ORs后，一方面可以快速打開Orco單獨形成的離子通道，導(dǎo)致離子產(chǎn)生跨膜流動，使細胞去極化而產(chǎn)生動作電位。另一方面ORs激發(fā)下游GTP介導(dǎo)第二信使轉(zhuǎn)導(dǎo)，使細胞內(nèi)cAMP濃度顯著升高，形成一種慢速而持久的嗅覺反應(yīng)[11-15]（圖1-3B）。圖1-3昆蟲氣味受體介導(dǎo)的嗅覺信號轉(zhuǎn)導(dǎo)假說Fig.1-3Theolfactorysignaltransductionhypothesismediatedbyinsectodorreceptor.2昆蟲氣味受體的研究進展2.1昆蟲氣味受體的種類從第一個氣味受體在果蠅Drosophilamelanogaster中被鑒定出來以后[16]，研究者們利用各種分子、生化手段不斷的從昆蟲中尋找新的氣味受體，特別是近年來生物信息學(xué)和轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的ORs基因被鑒定出來[17,18]。到目前為止，從果蠅體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了62個ORs基因，家蠶Bombyxmori中49個ORs[19]，胡桃胭脂天牛Megacyllenecaryae中57個ORs[20]，果蠅Drosophilamelanogaster中62個ORs[21]，岡
【參考文獻】：
期刊論文
[1]RNAi作用機制及應(yīng)用研究進展[J]. 馮小艷,張樹珍. 生物技術(shù)通報. 2017(05)
[2]中華蜜蜂氣味受體基因AcerOr167的克隆及表達分析[J]. 杜亞麗,潘建芳,王樹杰,楊爽,趙慧婷,姜玉鎖. 環(huán)境昆蟲學(xué)報. 2017(01)
[3]昆蟲RNA干擾中雙鏈RNA的轉(zhuǎn)運方式[J]. 劉吉升,朱文輝,廖文麗,卜曉玲,江婉儀. 昆蟲學(xué)報. 2016(06)
[4]氣味受體基因Orco在中華蜜蜂雄蜂觸角中的表達及定位分析[J]. 趙慧婷,高鵬飛,張桂賢,田嵩浩,楊珊珊,孟嬌,姜玉鎖. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2015(04)
[5]甜菜夜蛾UAP的克隆、時空表達及RNAi研究[J]. 陳潔,陳宏鑫,姚瓊,張文慶. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2014(07)
[6]精子趨化性與嗅覺受體基因表達關(guān)系研究進展[J]. 賈芳,孫子龍,申進軍,邊疆,王俊東. 動物醫(yī)學(xué)進展. 2012(02)
[7]瓜實蠅嗅覺受體基因的克隆及表達譜分析[J]. 申建梅,胡黎明,賓淑英,林進添. 昆蟲學(xué)報. 2011(03)
[8]蜜蜂貯存精子的質(zhì)量檢測與品質(zhì)提升研究[J]. 穆忠華,張曉明,郭文奇,邵海波,林昌忠,王麗華. 中國蜂業(yè). 2010(11)
[9]衛(wèi)星搭載蜜蜂精液研究初報[J]. 郭軍,石巍,丁桂玲,呂麗萍,劉之光. 核農(nóng)學(xué)報. 2009(04)
[10]昆蟲氣味受體研究進展[J]. 喬奇,原國輝,李海超,郭線茹,羅梅浩. 昆蟲學(xué)報. 2008(01)
博士論文
[1]飛蝗表皮幾丁質(zhì)有序排列關(guān)鍵基因的功能研究[D]. 于榮榮.山西大學(xué) 2017
[2]參與二種醛及一種酯識別的昆蟲化學(xué)感受分子機制[D]. 張立偉.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[3]果蠅嗅覺受體Or82a及飛蝗嗅覺受體LmigOR3的功能研究[D]. 游銀偉.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[4]白紋伊蚊嗅覺受體的克隆、鑒定和功能分析[D]. 劉宏美.南方醫(yī)科大學(xué) 2016
[5]中華蜜蜂氣味受體基因Or1、Or2、Or3的鑒定、表達及定位分析[D]. 趙慧婷.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013
[6]麗蠅嗅覺共同受體Orco的克隆、鑒定及其功能研究[D]. 王翔.中南大學(xué) 2013
碩士論文
[1]外源dsRNA/siRNA介導(dǎo)的玉米粘蟲RNA干擾機制的研究[D]. 張亞楠.內(nèi)蒙古大學(xué) 2016
[2]中華蜜蜂4個氣味受體基因AcerOrs的時空差異性表達分析[D]. 王樹杰.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[3]中華蜜蜂氣味受體基因Or57、Or139和Or167的克隆與時空表達分析[D]. 潘建芳.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[4]中華蜜蜂氣味受體基因AcerOr1和AcerOreo的表達及定位研究[D]. 楊珊珊.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[5]甜菜夜蛾嗅覺受體Sexi\Orco基因表達譜與RNA干擾研究[D]. 張逸凡.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011
[6]基于RNAi的東亞飛蝗otd基因功能研究[D]. 趙楊.重慶師范大學(xué) 2010
[7]甜菜夜蛾性信息素結(jié)合蛋白的RNA干擾及嗅覺受體基因的表達譜[D]. 周耀振.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2008
本文編號：3245668
【文章來源】：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西省
【文章頁數(shù)】：136 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
昆蟲與其周圍的氣味信息Fig.1-1Insectandtheirsurroundingsodorworld
-4-系統(tǒng)后被整合并加工，引起昆蟲產(chǎn)生相應(yīng)的行為反應(yīng)。氣味受體在外周嗅覺系統(tǒng)對氣味分子的傳導(dǎo)過程中發(fā)揮了核心作用，哪些蛋白在嗅覺神經(jīng)中通過什么樣的作用機制對氣味信號進行編碼一直是研究的熱點。隨著基因測序技術(shù)及生物信息學(xué)技術(shù)的發(fā)展，嗅覺相關(guān)基因家族尤其是氣味受體得到了鑒定，推動了昆蟲嗅覺機制研究的快速發(fā)展。1.1昆蟲嗅覺識別過程昆蟲的嗅覺識別過程非常復(fù)雜，需要多種嗅覺相關(guān)蛋白的參與�？梢院唵胃爬橐韵聨讉�步驟（如圖1-2）：（1）周圍環(huán)境中的各種疏水性的氣味小分子通過昆蟲觸角和下頜須表面所被覆的微極孔擴散進入到感器淋巴液中，進入感器腔內(nèi)的氣味分子首先與其中的OBPs或CSPs進行結(jié)合并形成復(fù)合物，在它們的協(xié)助下運輸?shù)叫嵊X神經(jīng)元（Olfactorysensoryneurons，OSNs）樹突膜上。（2）樹突膜上表達的ORs或IRs等被氣味分子激活[3-6]。樹突膜通透性發(fā)生改變，ORs或IRs等將化學(xué)信號轉(zhuǎn)化為電信號產(chǎn)生動作電位，沿軸突遞至觸角葉進而激活腦部的嗅覺中樞神經(jīng)系統(tǒng)，釋放出神經(jīng)沖動指導(dǎo)昆蟲產(chǎn)生出相應(yīng)的生理和行為反應(yīng)。（3）氣味分子在氣味降解酶的作用下被降解失活。研究還表明，SNMPs也參與了昆蟲外周嗅覺系統(tǒng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程[7,8]。圖1-2昆蟲外周神經(jīng)系統(tǒng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)示意圖Fig.1-2Signaltransductionoftheperipheralnervoussystemofinsects1.2昆蟲氣味受體介導(dǎo)的嗅覺信號轉(zhuǎn)導(dǎo)
-5-當(dāng)環(huán)境中的氣味分子刺激昆蟲氣味受體后是如何將嗅覺化學(xué)信號傳至高級中樞并轉(zhuǎn)化成電信號？目前存在兩種假說解釋Orco/ORs介導(dǎo)的嗅覺信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路：一種是陽離子配體門控通路（Ligandgatedionchannel），另一種是代謝型通路。前者認(rèn)為氣味分子激活ORs后導(dǎo)致Orco/ORs復(fù)合體離子通道的開放，使細胞內(nèi)外形成離子流（例如K+外流，Na+和Ca2+內(nèi)流），最終產(chǎn)生動作電位[9,10]（圖1-3A）；而后者認(rèn)為氣味分子激活ORs后，一方面可以快速打開Orco單獨形成的離子通道，導(dǎo)致離子產(chǎn)生跨膜流動，使細胞去極化而產(chǎn)生動作電位。另一方面ORs激發(fā)下游GTP介導(dǎo)第二信使轉(zhuǎn)導(dǎo)，使細胞內(nèi)cAMP濃度顯著升高，形成一種慢速而持久的嗅覺反應(yīng)[11-15]（圖1-3B）。圖1-3昆蟲氣味受體介導(dǎo)的嗅覺信號轉(zhuǎn)導(dǎo)假說Fig.1-3Theolfactorysignaltransductionhypothesismediatedbyinsectodorreceptor.2昆蟲氣味受體的研究進展2.1昆蟲氣味受體的種類從第一個氣味受體在果蠅Drosophilamelanogaster中被鑒定出來以后[16]，研究者們利用各種分子、生化手段不斷的從昆蟲中尋找新的氣味受體，特別是近年來生物信息學(xué)和轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的ORs基因被鑒定出來[17,18]。到目前為止，從果蠅體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了62個ORs基因，家蠶Bombyxmori中49個ORs[19]，胡桃胭脂天牛Megacyllenecaryae中57個ORs[20]，果蠅Drosophilamelanogaster中62個ORs[21]，岡
【參考文獻】：
期刊論文
[1]RNAi作用機制及應(yīng)用研究進展[J]. 馮小艷,張樹珍. 生物技術(shù)通報. 2017(05)
[2]中華蜜蜂氣味受體基因AcerOr167的克隆及表達分析[J]. 杜亞麗,潘建芳,王樹杰,楊爽,趙慧婷,姜玉鎖. 環(huán)境昆蟲學(xué)報. 2017(01)
[3]昆蟲RNA干擾中雙鏈RNA的轉(zhuǎn)運方式[J]. 劉吉升,朱文輝,廖文麗,卜曉玲,江婉儀. 昆蟲學(xué)報. 2016(06)
[4]氣味受體基因Orco在中華蜜蜂雄蜂觸角中的表達及定位分析[J]. 趙慧婷,高鵬飛,張桂賢,田嵩浩,楊珊珊,孟嬌,姜玉鎖. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2015(04)
[5]甜菜夜蛾UAP的克隆、時空表達及RNAi研究[J]. 陳潔,陳宏鑫,姚瓊,張文慶. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2014(07)
[6]精子趨化性與嗅覺受體基因表達關(guān)系研究進展[J]. 賈芳,孫子龍,申進軍,邊疆,王俊東. 動物醫(yī)學(xué)進展. 2012(02)
[7]瓜實蠅嗅覺受體基因的克隆及表達譜分析[J]. 申建梅,胡黎明,賓淑英,林進添. 昆蟲學(xué)報. 2011(03)
[8]蜜蜂貯存精子的質(zhì)量檢測與品質(zhì)提升研究[J]. 穆忠華,張曉明,郭文奇,邵海波,林昌忠,王麗華. 中國蜂業(yè). 2010(11)
[9]衛(wèi)星搭載蜜蜂精液研究初報[J]. 郭軍,石巍,丁桂玲,呂麗萍,劉之光. 核農(nóng)學(xué)報. 2009(04)
[10]昆蟲氣味受體研究進展[J]. 喬奇,原國輝,李海超,郭線茹,羅梅浩. 昆蟲學(xué)報. 2008(01)
博士論文
[1]飛蝗表皮幾丁質(zhì)有序排列關(guān)鍵基因的功能研究[D]. 于榮榮.山西大學(xué) 2017
[2]參與二種醛及一種酯識別的昆蟲化學(xué)感受分子機制[D]. 張立偉.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[3]果蠅嗅覺受體Or82a及飛蝗嗅覺受體LmigOR3的功能研究[D]. 游銀偉.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2017
[4]白紋伊蚊嗅覺受體的克隆、鑒定和功能分析[D]. 劉宏美.南方醫(yī)科大學(xué) 2016
[5]中華蜜蜂氣味受體基因Or1、Or2、Or3的鑒定、表達及定位分析[D]. 趙慧婷.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013
[6]麗蠅嗅覺共同受體Orco的克隆、鑒定及其功能研究[D]. 王翔.中南大學(xué) 2013
碩士論文
[1]外源dsRNA/siRNA介導(dǎo)的玉米粘蟲RNA干擾機制的研究[D]. 張亞楠.內(nèi)蒙古大學(xué) 2016
[2]中華蜜蜂4個氣味受體基因AcerOrs的時空差異性表達分析[D]. 王樹杰.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[3]中華蜜蜂氣味受體基因Or57、Or139和Or167的克隆與時空表達分析[D]. 潘建芳.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[4]中華蜜蜂氣味受體基因AcerOr1和AcerOreo的表達及定位研究[D]. 楊珊珊.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[5]甜菜夜蛾嗅覺受體Sexi\Orco基因表達譜與RNA干擾研究[D]. 張逸凡.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011
[6]基于RNAi的東亞飛蝗otd基因功能研究[D]. 趙楊.重慶師范大學(xué) 2010
[7]甜菜夜蛾性信息素結(jié)合蛋白的RNA干擾及嗅覺受體基因的表達譜[D]. 周耀振.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2008
本文編號：3245668
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