Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 蝗虫离子型受体和信息素结合蛋白的鉴定及功能研究 | |
| 郭梅 | |
| 出版年 | 2014 |
| 学位类型 | 博士 |
| 导师 | 张龙 ; Heinz Breer |
| 学位授予单位 | 中国农业大学 |
| 中文摘要 | 本文通过构建蝗虫触角转录组文库,利用生物信息学方法首次鉴定出沙漠蝗的离子型受体(IRs),并对其序列特征、时空表达特征、细胞定位等特征进行了研究；首次鉴定出了飞蝗的求偶相关的信息素及相应的气味分子结合蛋白(LmigOBP4),并且综合利用分子生物学、行为学、电生理学等方法,证明了LmigOBP4参与了飞蝗成虫对飞蝗求偶信息素的感受过程。主要结果如下： I.沙漠蝗(Schistocerca gregaria)离子型受体IR8a和IR25a的克隆、时空表达和细胞定位 通过对沙漠蝗触角转录组文库进行生物信息学分析,组装得到两个可能的离子受体IR8a和IR25a基因的部分片段。首次在沙漠蝗触角中克隆到SgreIR8a ORF的全长序列,和SgreIR25a的部分序列,序列比对显示它们与其他昆虫的IR8a和IR25a有很高的序列同源性。其次,RT-PCR的结果表明,SgreIR8a和SgreIR25a在蝗蝻期和成虫期的触角中均有表达。再次,通过原位杂交实验,证明SgreIR8a和SgreIR25a表达在腔锥形感器下的神经元细胞中。最后,双荧光原位杂交实验表明,SgreIR8a和SgreIR25a在腔锥形感器下的部分细胞中存在共表达现象。另外还发现,SgreIR25a表达在部分刺形感器下的神经元细胞中。但是两个IRs都不表达在锥形感器和毛形感器下的细胞里。这一点,通过与SgreORco探针的双荧光原位杂交得到进一步证明,即表达SgreIR8a和SgreIR25a的细胞,都不表达SgreORco。综上,证明沙漠蝗的触角采用了两类不同的嗅觉感受神经元来感受气味：位于腔锥形感器中表达IR的神经元以及位于锥形感器和毛形感器中表达OR的神经元,为揭示蝗虫的嗅觉机制奠定了基础。 Ⅱ. LmigOBP4参与了飞蝗(Locusta migratoria)对信息素的感受过程 前人的研究表明KT(一种化合物,暂时保密)是雄成虫体表的特异挥发物,能引起毛形感器神经元的兴奋或抑制性反应。电生理实验证明其能够引起雌雄成虫的触角电生理反应。行为学实验表明,KT对5龄幼虫没有任何的作用,而在一定剂量下,对雌成虫有吸引作用,对雄成虫有排斥作用,且这种作用模式与一组雄虫(30头)吸引单头雌虫是类似的,推测其可能为求偶相关的信息素。在飞蝗触角cDNA文库中筛选到一个高丰度表达的气味分子结合蛋白(OBP),命名为LmigOBPA,对该蛋白进行原核表达和纯化。利用重组蛋白进行荧光竞争结合实验,结果表明LmigOBPA与KT有很强的结合能力。Western blotting结果表明该蛋白只表达在嗅觉器官---触角上；原位杂交和免疫电镜的结果表明LmigOBP4在三种类型的嗅觉感器(锥形、毛形、腔锥形感器)的淋巴液中都有表达。初步表明LmigOBP4可能参与了KT的识别。通过RNAi的方法显著地降低OBP4的表达量后,发现显著降低了雌雄虫触角对KT的电生理反应。进一步地,行为学测定结果表明,干扰OBP4表达的飞蝗对KT的行为反应发生了显著的改变：OBP4的缺失逆转了KT对雌成虫的吸引反应和对雄成虫的排斥反应,转变为,KT吸引雄成虫而排斥雌成虫,当KT剂量升高时,突变型蝗虫的行为反应并没有恢复到与野生型一致。综上结果表明,LmigOBP4参与了东亚飞蝗对信息素KT的感受过程,且对雌雄虫做出正确的求偶反应起到了关键性作用。 本文以沙漠蝗为材料,首次对其离子型受体的表达特征进行的深入的研究,这是继果蝇之后,第一次在昆虫中进行如此细致的研究,为完善昆虫的嗅觉机制,以及未来蝗虫的嗅觉机制研究奠定了基础。本文首次对飞蝗的求偶信息素及相应的结合蛋白进行了鉴定,初步明确了其生理功能,为从飞蝗求偶分子机制方向设计控制蝗虫物种特异的分子靶标奠定了基础,这对制定防治蝗虫的绿色防控体系提供了依据。 |
| 中文关键词 | 蝗虫 ; 嗅觉 ; 离子型受体 ; 原位杂交 ; 求偶行为 ; 信息素 ; 电生理 ; 气味分子结合蛋白 ; 配体亲和性 ; 定位 ; RNAi |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| URL | http://kns.cnki.net/kns/detail/detail.aspx?FileName=1014223565.nh&DbName=CDFD2014 |
| 来源机构 | 中国农业大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/255931 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 郭梅. 蝗虫离子型受体和信息素结合蛋白的鉴定及功能研究[D]. 中国农业大学,2014. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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