發(fā)布時(shí)間：2018-07-03 03:47

  本文選題：大草蛉 + 信息化合物　； 參考：《中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院》2016年博士論文

【摘要】：天敵昆蟲(chóng)對(duì)寄主或獵物的定向、鑒別和選擇一般依靠植物-植食性昆蟲(chóng)-天敵三重營(yíng)養(yǎng)之間的化學(xué)信息物質(zhì),其主要來(lái)源于寄主或獵物取食的植物、寄主或獵物本身或者分泌物,以及一些與其相關(guān)的有機(jī)體。大草蛉是一種非常優(yōu)良的天敵資源,在自然界對(duì)多種害蟲(chóng)種群數(shù)量的消長(zhǎng)有顯著的控制效果,其主要捕食蚜蟲(chóng)、粉虱、螨類(lèi)、小型鱗翅目幼蟲(chóng)、薊馬、介殼蟲(chóng)和斑潛蠅的幼蟲(chóng)等。然而,成蟲(chóng)釋放之后易飛離靶標(biāo)區(qū)域,形成“無(wú)天敵”空間。因此,對(duì)大草蛉嗅覺(jué)系統(tǒng)的深入研究,明確其嗅覺(jué)識(shí)別機(jī)制,研究引誘大草蛉的信息化學(xué)物質(zhì),對(duì)促進(jìn)其在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的重要生物防治作用至關(guān)重要。本研究中,基于Illumina RNA Denovo高通量測(cè)序?qū)Υ蟛蒡菴hrysopa pallens(Rambur)所有可能的嗅覺(jué)相關(guān)基因進(jìn)行了發(fā)掘。其中對(duì)大草蛉觸角中3種主要嗅覺(jué)相關(guān)蛋白OBP、CSP、SNMP進(jìn)行了系統(tǒng)研究,旨在從轉(zhuǎn)錄水平、蛋白水平研究這些嗅覺(jué)相關(guān)的蛋白在大草蛉化學(xué)通訊過(guò)程中的作用機(jī)制,并有望篩選出能高效吸引大草蛉成蟲(chóng)的氣味化合物質(zhì)。主要研究結(jié)果如下:1.利用掃描電鏡首次對(duì)大草蛉雌、雄成蟲(chóng)觸角進(jìn)行了亞顯微結(jié)構(gòu)的觀察與分析,結(jié)果表明:大草蛉觸角為線形,共3節(jié),即柄節(jié)、梗節(jié)和鞭節(jié),其中柄節(jié)和梗節(jié)均為單亞節(jié),而鞭節(jié)由116個(gè)單亞節(jié)組成。觸角感器共有4種,分別是毛形感器、錐形感器、刺形感器和B?hm氏鬃毛。其中毛形感器為觸角上分布最廣、長(zhǎng)度最長(zhǎng)的感器,共有4種類(lèi)型。錐形感器有3種類(lèi)型。感器主要分布在鞭節(jié)部位,且布滿整個(gè)觸角表面。2.基于Applied Biosystems SOLID3 System和Illumina GAIIx第二代高通量測(cè)序基礎(chǔ)上,通過(guò)生物信息學(xué)方法分析共鑒定得到74個(gè)與嗅覺(jué)相關(guān)的基因,包括6個(gè)OBPs基因、11個(gè)CSPs基因、26個(gè)ORs基因、16個(gè)IRs基因、13個(gè)GRs基因及2個(gè)SNMPs基因。半定量RT-PCR及熒光定量q RT-PCR研究了所有這些嗅覺(jué)基因在大草蛉雌、雄觸角及身體中的表達(dá)量,結(jié)果表明大部分嗅覺(jué)基因特異性地或主要在雌蟲(chóng)或雄蟲(chóng)觸角中表達(dá),推測(cè)其在大草蛉感知并識(shí)別外界氣味物質(zhì)的嗅覺(jué)識(shí)別過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。3.克隆得到了2個(gè)大草蛉OBPs基因(CpalGOBP和CpalOBP)和5個(gè)CSPs基因(CpalCSP1、CpalCSP3、CpalCSP4、CpalCSP5、CpalCSP8)的全長(zhǎng)編碼區(qū)序列。原核表達(dá)并純化了CpalCSP1和CpalCSP3蛋白,并采用熒光競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究了CSP1蛋白與50種氣味化合物標(biāo)樣的結(jié)合能力反應(yīng)圖譜,結(jié)果表明CpalCSP1蛋白與1-NPN的溶解常數(shù)為3.93μM,且與大部分氣味化合物有較明顯的結(jié)合反應(yīng)(Ki20μM),其中與煙粉虱蜜露主成分Bis-(2-ethylhexyl)phthalate(Ki=5.78μM)、蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素成分(-)-β-farnesene(8.74μM)以及棉蚜Aphis gossypii和甜菜夜蛾Spodoptera exigua危害棉花后所釋放的蟲(chóng)害誘導(dǎo)揮發(fā)物α-phellandrene(9.43μM)和(-)-β-pinene(9.90μM)結(jié)合能力較強(qiáng)。4.利用同源建模技術(shù)對(duì)CpalCSP1蛋白的三維結(jié)構(gòu)及可能的參與配基結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行了預(yù)測(cè)與分析,結(jié)果顯示CpalCSP1蛋白包含六個(gè)α螺旋,分別是Asp34-Glu38(α1),Glu40-Ile50(α2),Lys60-Thr 75(α3),Gln82-Asn98(α4),Pro100-His110(α5)和Glu115-Ser122(α6)。另外,Cys49與Cys77和Cys58與Cys80形成兩對(duì)二硫鍵,對(duì)維持蛋白的空間結(jié)構(gòu)起著重要作用�；谕唇５哪０錍SPMbraA6蛋白的Tyr26氨基酸與12-bromo-dodecanol(BrC12OH)有較強(qiáng)的結(jié)合反應(yīng),根據(jù)二級(jí)結(jié)構(gòu)比對(duì)結(jié)果顯示CpalCSP1蛋白的第46位氨基酸Tyr46與CSPMbraA6蛋白的Tyr26氨基酸完全比對(duì)上,因此,推測(cè)CpalCSP1 3D結(jié)構(gòu)模型中的Tyr46在配體結(jié)合試驗(yàn)中可能起著非常重要的作用。5.采用觸角電位技術(shù)(electroantennography,EAG)對(duì)大草蛉觸角進(jìn)行了電生理學(xué)研究,結(jié)果顯示共有8種氣味化合物有較強(qiáng)EAG反應(yīng),除苯乙醇(phenethyl alcohol)的EAG反應(yīng)值在雌、雄不同觸角之間及不同劑量型之間均無(wú)顯著差異外,其余7種氣味化合物對(duì)大草蛉雌、雄成蟲(chóng)觸角均存在劑量依賴(lài)型反應(yīng),表現(xiàn)為隨著化合物濃度增加其EAG反應(yīng)顯著增強(qiáng),但存在一定閾值。此外,其中的6種化合物鄰苯二甲酸(bis(2-ethylhexyl)phthalate)、β-法呢烯((-)-β-farnesene)、正己醛(hexanal)、壬醛(nonanal)、4-乙基苯甲醛(4-ethylbenzaldehyde)和3-甲基-1-丁醇(3-methyl-1-butanol)對(duì)雌性觸角的EAG反應(yīng)均顯著高于對(duì)雄性觸角的EAG反應(yīng),表明大草蛉雌性成蟲(chóng)對(duì)氣味物質(zhì)的嗅覺(jué)識(shí)別可能更加敏感。而只有一種化合物戊醛(valeric aldehyde)對(duì)雄性觸角的EAG反應(yīng)顯著高于對(duì)雌性觸角的EAG反應(yīng)。6.采用RACE-PCR技術(shù)克隆得到了大草蛉感覺(jué)神經(jīng)元膜蛋白SNMP基因全長(zhǎng),BLASTx比對(duì)發(fā)現(xiàn)其與多種昆蟲(chóng)SNMP2序列比對(duì)上,因此,將該SNMP基因命名為CpalSNMP2,預(yù)測(cè)其編碼的蛋白質(zhì)有兩個(gè)跨膜區(qū),分別位于N端和C端。親脂性分析該蛋白包含有幾個(gè)疏水區(qū)域,主要分布于N端和C端。序列比對(duì)結(jié)果顯示,不同目昆蟲(chóng)SNMP2蛋白序列之間存在幾個(gè)保守位點(diǎn),且序列相似性為48.51%。包括轉(zhuǎn)錄組鑒定得到的CpalSNMP1序列在內(nèi)的系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹(shù)結(jié)果顯示來(lái)自不同目的所有昆蟲(chóng)SNMPs被分為兩種SNMP家族基因,分別是SNMP1和SNMP2,CpalSNMP1和CpalSNMP2分別聚在進(jìn)化枝SNMP1和SNMP2中。qRT-PCR結(jié)果顯示CpalSNMP2在雌、雄觸角及翅膀中表達(dá)量顯著高于在其他組織中的表達(dá)量,其次在腹部和胸部的表達(dá)量也較高,在頭部和足中的表達(dá)量最少。其中在雄蟲(chóng)翅中的表達(dá)量是在雌蟲(chóng)翅中表達(dá)量的2.0倍(p0.05)。此外,在成蟲(chóng)雌、雄觸角中表達(dá)量均顯著高于幼蟲(chóng)期表達(dá)量。對(duì)其在成蟲(chóng)不同發(fā)育階段的觸角(第1日齡、第10日齡、第25日齡的成蟲(chóng)雌、雄觸角)中的表達(dá)量情況研究結(jié)果顯示隨著成蟲(chóng)齡期的增加,CpalSNMP2基因在雌、雄觸角中的表達(dá)量也隨之增加,在成蟲(chóng)25日齡時(shí)表達(dá)量達(dá)到最高。
[Abstract]:In this study , three main olfactory receptors ( OBP , CSP and SNMP ) of Chrysopa chrysopa were studied by means of bioinformatic analysis . 澶ц崏铔夐泴,闆勮Е瑙掑強(qiáng)韜綋涓殑琛ㄨ揪閲，

本文編號(hào)：2092259