隨著Bt棉花推廣和普及,棉田盲蝽區(qū)域性種群劇增,對棉花等多種經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。前期田間調(diào)查發(fā)現(xiàn),綠盲蝽擁有靈敏的嗅覺能準(zhǔn)確定位寄主植物,進(jìn)行不斷的轉(zhuǎn)移危害;另外,雄蟲也能根據(jù)雌蟲分泌的性信息素準(zhǔn)確定位雌蟲,完成交配。在分子水平上,這一嗅覺識別涉及多種蛋白參與,如氣味結(jié)合蛋白(Odorant binding proteins,OBPs)、化學(xué)感受蛋白(Chemosensory proteins,CSPs)、氣味受體(Odorant receptors,ORs)、離子型受體(Ionotropic receptors,IRs)、感覺神經(jīng)元膜蛋白(Sensory neuron membrane proteins,SNMPs)等,這些蛋白在嗅覺識別中所起到的具體功能是當(dāng)前化學(xué)感受領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本研究主要圍繞綠盲蝽嗅覺識別過程的中氣味受體基因ORs及其他相關(guān)嗅覺基因開展了研究。通過觸角轉(zhuǎn)錄組測序鑒定出110條氣味受體基因(AlucORs)并命名。46條具有完整的開放閱讀框、AlucOrco是最豐富表達(dá)的基因。四種組織的半定量結(jié)果為:2條AlucORs基因在雌觸角特異表達(dá),2條AlucORs基因在雄觸角特異表達(dá),10條AlucORs在雌觸角高表達(dá),18條AlucORs在雄蟲觸角高表達(dá)。7種不同組織的qPCR結(jié)果表明,有40條AlucORs基因在觸角中高表達(dá)(高于其他身體部位5倍以上),AlucOR91雌觸角中的表達(dá)量要比其他組織高7.4倍以上,9條AlucORs在雌觸角中的表達(dá)量比其他組織高5.5~38.1倍。另外,進(jìn)化樹分析預(yù)測了一個(gè)盲蝽科昆蟲保守的性信息素亞支。新鑒定了24條新化學(xué)感受相關(guān)基因,包括7條AlucCSPs、6條AlucGRs、7條AlucIRs和4條AlucSNMPs。7種不同組織的表達(dá)譜分析發(fā)現(xiàn)AlucSNMP1b、AlucCSP14和AlucIR41a.2在觸角中高表達(dá)。另外,有三個(gè)GR基因(AlucGR63a、AlucGR66a、AlucGR66b)和1個(gè)IR基因(AlucIR41a.3)在口針中高表達(dá)并且雄蟲口針的表達(dá)量高于雌蟲口針。從預(yù)測的盲蝽科保守的性信息素亞支中選取了AlucOR4、AlucOR40、AlucOR59,利用爪蟾卵母細(xì)胞雙電極電壓鉗驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)AlucOR4僅對綠盲蝽兩種性信息素氣味丁酸己酯和丁酸-反-2-己烯酯有反應(yīng),對丁酸-反-2-己烯酯的反應(yīng)較大;AlucOR40對己酸己酯、己酸葉醇酯、丁酸戊酯、辛酸乙酯、丁酸-反-2-己烯酯有反應(yīng),對己酸己酯反應(yīng)最大;AlucOR59對丁酸-反-2-己烯酯、辛酸乙酯、乙酸辛酯、丁酸辛酯有反應(yīng),對丁酸-反-2-己烯酯反應(yīng)最大。配體氣味都為綠盲蝽性信息素或類似物,證明這三個(gè)基因都是綠盲蝽性信息素受體。選擇對其中反應(yīng)譜較窄的AlucOR4進(jìn)行RNAi試驗(yàn)證明,綠盲蝽雄蟲觸角EAG結(jié)果對兩種信息素的反應(yīng)下降了38%~44%,但行為實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明綠盲蝽對性誘芯的趨向性沒有明顯降低。利用電壓鉗驗(yàn)證了雌雄觸角分別高表達(dá)AlucOR91和AlucOR21的氣味結(jié)合功能。AlucOR91對(-)-4-萜品醇、1-十一醇、十二醇、1-十五烷醇、異樟醇有反應(yīng),其中對異樟醇的反應(yīng)最大,但AlucOR21對任何氣味都無反應(yīng)。推測AlucOR91可能與寄主植物定位和選擇產(chǎn)卵場所有關(guān)。
【學(xué)位單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S433.3
【部分圖文】：

覺信號、觸覺信號和化學(xué)分子信號等，通過這些信號來認(rèn)識和感受外部世界。其中，化學(xué)感受對于動物的生存而言十分重要，其化學(xué)感受器官如脊椎動物的鼻腔、無脊椎動物昆蟲的觸角、口器都有感受外界環(huán)境化學(xué)信號的功能。通過正確的解析這些化學(xué)信號所承載的信息（圖1.1），動物可以成功的進(jìn)行定位食物、尋找配偶、尋找合適的產(chǎn)卵場所和躲避天敵等相關(guān)生命活動，由此可見化學(xué)感受在動物全部生命過程中具有重要意義（Wyatt, 2014; Wyatt, 2015）。圖1.1 化學(xué)信息素分類（Howse et al., 1998）Fig. 1.1 Categories of semiochemicals (Howse et al., 1998)昆蟲種類繁多，占到動物物種的2/3以上，并在地球上長期繁榮數(shù)億年之久（Gaston,1991;May,1992; 張有才等，1993）。昆蟲作為地球上最成功的類群，在長期的進(jìn)化適應(yīng)過程中，特化出了精細(xì)的化學(xué)感受系統(tǒng)，通過化學(xué)感受系統(tǒng)感受各種復(fù)雜的環(huán)境，保持種群的繁榮（Hansson andStensmyr, 2011;Suh etal.,2014）。在昆蟲的生存環(huán)境中存在著諸多的化學(xué)信號分子

的方法無法找到昆蟲的氣味受體ORs。直到果蠅的基因組測序以后，在果蠅嗅覺器官觸角和下顎須中找類似的“七跨膜蛋白”，最終確認(rèn)果蠅氣味受體，果蠅由60個(gè)有功能的OR基因編碼62個(gè)OR蛋白（Clyneetal.,1999;Robertsonetal.,2003）。同樣，在瘧蚊基因組測序以后，在其基因組中找到了79個(gè)高度特異的氣味受體基因（Foxetal.,2001）。通過比對，二者之間的除一個(gè)基因Orco外，其他基因相似性很低，由此Orco也稱為非典型氣味受體。隨著基因組和轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)和生物信息學(xué)的快速發(fā)展，氣味受體基因在多種昆蟲中都得到了鑒定，研究也發(fā)現(xiàn)Orco基因在鱗翅目、鞘翅目、膜翅目、半翅目、直翅目和蜉蝣目等昆蟲中的基因高度保守，同時(shí)Orco也是典型的OR受體正常發(fā)揮功能，形成有選擇性的離子通道所必須的蛋白組分（Montagnéetal.,2014;Neuhausetal.,2005）。同樣隨著基因組測序技術(shù)、轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)和生物信息學(xué)分析技術(shù)的快速發(fā)展，研究人員發(fā)現(xiàn)，OR基因在不同性別、不同齡期、不同器官或組織上、不同嗅覺神經(jīng)元上表達(dá)存在著時(shí)空差異。如果蠅基因組中發(fā)現(xiàn)60個(gè)OR基因，但只有43個(gè)在成蟲期表達(dá)，23個(gè)在幼蟲期表達(dá)（Kreheret al., 2005）；性信息素受體存在著性別表達(dá)差異、敏感性差異如鱗翅目的家蠶和半翅目的盲蝽（Jürgen et al., 2015; 陳展冊 et al., 2010）。另外，不同的嗅覺神經(jīng)元上表達(dá)的OR基因的數(shù)量也存在著差異。典型的是一個(gè)嗅覺神經(jīng)元表達(dá)一種OR受體，也有2~3個(gè)OR基因表達(dá)在同一個(gè)嗅覺神經(jīng)元上，也有4~6個(gè)OR基因表達(dá)在同一個(gè)嗅覺神經(jīng)元上的情況（Couto et al., 2005; Karner et al.,2015）。

田間防治提供理論支撐。1.2.4 綠盲蝽觸角與感器結(jié)構(gòu)圖1.3 綠盲蝽觸角感器掃描電鏡觀察1：觸角(柄節(jié)、梗節(jié)及鞭節(jié)兩個(gè)亞節(jié))；2：鞭節(jié)表皮呈波浪狀突起；3：毛型感器Ⅰ長直毛形感器；4：毛型感器Ⅱ長曲毛形感器；5：刺型感器Ⅰ長直刺形感器；6：刺型感器Ⅱ長曲刺形感器；7：錐型感器Ⅰ, 中長錐形感器；錐型感器Ⅱ短錐形感器；8：B hm氏鬃毛；9：B hm氏鬃毛 (陸宴輝 et al., 2007)。Fig. 1.3 Antennal sensilla of apolygus lucorum observed with scanning electron microscopy1: Antenna (scape, SC; pedicel, PD; flagellum, FL Ⅰ and FL Ⅱ); 2: Wavy epidermis on flagellum (WP); 3: SensillatrichodeaⅠ (long straighthair, STⅠ); 4: Sensilla trichodeaⅡ(long curved hair,STⅡ); 5: Sensilla chaeticaⅠ (longstraight bristle, SCⅠ); 6: Sensilla chaeticaⅡ (long curved bristle, SCⅡ); 7: Sensilla basiconicaⅠ(medium long peg, SBⅠ); Sensilla basiconicaⅡ (short peg, SBⅡ); 8: B h B hm bristles (BB); 9: B hm B hm bristles (BB) (陸宴輝 et al.,2007).觸角在綠盲蝽的嗅覺感受中起著關(guān)鍵作用，為線形共4節(jié)，即柄節(jié)、梗節(jié)和2個(gè)鞭節(jié)。通過對綠盲蝽成蟲觸角的掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，觸角感受器有四種類型分別為：毛形感器、刺形感器、錐形感器、B hm氏鬃毛。其中毛形感器又可分為長直毛形感器、長曲毛形感器；刺形感器又可分為長直刺形感器、長曲刺形感器；錐形感器又可分為長錐形感器、短錐形感器。雌雄個(gè)體之間觸角感器的類型、分布均沒有明顯差異。不同感器在觸角各節(jié)上的數(shù)量與分布各不同。數(shù)量較多的感器是長直毛形感器、長直刺形感器，其次是中長錐形感器、短錐形感器、B hm氏鬃毛
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本文編號：2865915