Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 亚洲小车蝗嗅觉相关蛋白的鉴定及功能研究 | |
| 周渊涛 | |
| 出版年 | 2019 |
| 学位类型 | 博士 |
| 学位授予单位 | 内蒙古农业大学 |
| 中文摘要 | 亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus是中国北方草原和农牧交错带中最具优势和经济重要性的蝗虫种类之一,在爆发期间往往需要化学防治。该种蝗虫主要以禾本科植物为食,喜欢过度放牧的草原和旱生栖息地,是内蒙古草原退化的指示物种。昆虫主要以嗅觉感受系统识别生境中的化学气味分子,从而引导昆虫觅食、交配、选择产卵地点和躲避天地等生命活动。并且通过各种嗅觉蛋白之间的相互作用来检测气味分子,所以嗅觉相关蛋白是昆虫嗅觉活动的分子基础。然而,西前关于亚洲小车蝗嗅觉功能的研究信息很少,所以对其嗅觉相关蛋白基因的挖掘以及功能研究有利于明确其化学感受机制,同时也为找寻蝗虫绿色防治的分子靶标提供理论依据。本研究利用亚洲小车蝗触角转录组数据鉴定出嗅觉相关蛋白基因,对其进行生物信息学以及表达谱分析,并对主要的化学感受蛋白基因进行原核表达,然后测定该蛋白与不同配体的结合能力,最后通过RNA干扰结合触角电位对其干扰效应进行检测。上要结果如下:1.亚洲小车蝗嗅觉相关蛋白基因的鉴定根据本实验室组装的亚洲小车蝗触角转录组数据库,通过生物信息学方法分析,共鉴定出86个嗅觉相关蛋白白基因,包括17个化学感受蛋白基因(chemosensory protein,CSP)、60个气味受体基因(odorant receptor,OR)(包括59个普通气味受体基因OR和一个共受体ORco)、6个离子型受体基因(ionotropic receptor,IR)和3 个感觉神经元膜蛋白基因(sensory neuron membrane protein,SNMP)。17 个 CSPs中除OCsiCSP19外,其它16个OasiCSP基因具有完整的开放阅读框(open reading frame,ORF),其长度范围为372 bp至516 bp;氨基酸序列的多重比对表明这些OasiCSP含有4个保守的半胱氨酸残基。60个OR基因中只有OasiOR14、Oasi和R15和OasiORco具有完整的ORF,长度分别为1350 bp、1194 bp和1146 bp,它们编码的蛋白质含有4～7个跨膜结构域;6个IR具有1～4个跨膜结构域,除OasiIRI和OasiIR76b之外的其它4个OasilR具有16至19个氨基酸的信号肽,只有OasiIR8a和OasiIR25a具有全长的ORF;3个SNMPs有1～2个跨膜结构域,并且氨基酸序列比对发现SNMP含有6个保守的半胱氨酸残基。BlastP验证的最佳结果和系统发育分析均显示,这些嗅觉相关蛋白与来自直翅目的东亚飞蝗Locusta migaatoia或沙漠蝗Schier gregaria的嗅觉相关蛋白亲缘关系最近。2.亚洲小车蝗嗅觉相关蛋白基因的组织表达谱分析应用qRT-PCR分析嗅觉相关蛋白基因在雌雄成虫不同组织(触角、去除触角和口器的头、上唇、去掉下唇须的下唇、下唇须、下颚须、胸部、跗节、翅和腹部)中的表达模式。结果显示,8个CSP基因在成虫不同组织中的表达水平存在显著差异,特别是OasiCSP8在下唇须和下颚须中高表达,而OasiCSP11和OasiCSP13在触角中表达量最高。OasiCSp15在化学感受器官(触角、上唇、去掉下唇须的下唇、下唇须、下颚须和跗节)中的表达量远高于非化学感受器官(去掉触角和口器的头部、胸部、翅和腹部)中的表达量,而OasiCSp12在几乎所有测定的组织中具有相似的表达分布;14个OR和2个SNMP基因(OasiSNMP1和OasiSNMP2a)在成虫触角中强烈表达,并且几乎所有测试的基因在雌雄之间的表达水平具有显著差异。此外,2个IR基因(CasiIR25a和CasiIR76b)在触角,下唇须和下颚须中高表达,而3个IR基因(OasiIR1、OasiIR2和OasiIR3)在大多数组织中高表达(去掉触角和口器的头部、下唇须、下颚须、无下唇须的下唇、胸部、跗节和腹部),但OasiIR25a只在触角、去掉下唇须的下唇、下唇须、下颚须以及腹部中微弱表达。3.亚洲小车蝗化学感受蛋白荧光竞争结合测定构建了 8个OasiCSPs的重组表达质粒并在大肠杆菌中成功表达,用Ni亲和层析柱成功纯化蛋白,并测定了来自寄主植物克氏针茅Stipa krylovii挥发物、亚洲小车蝗粪便挥发物以及亚洲小车蝗成虫体表挥发物共16种气味化合物对这8种CSP蛋白的结合能力。结果表明,8种蛋白对各种挥发物表现出不同程度的结合能力,除了OasiCSP11对1种成虫体表挥发物(2-乙基己醇)表现出最高的结合能力(Ki值为9.84μM),OasiCSP12对大多数挥发物的结合能力高于其它7种蛋白,其中对5种寄主植物挥发物(正己醛、叶醇、乙酸丁酯、甲苯、三甲苯)和1种成虫体表挥发物(2-乙基己醇)表现出强的结合能力(Ki |
| 中文关键词 | 亚洲小车蝗 ; 嗅觉相关蛋白 ; 表达谱 ; 荧光竞争结合 ; RNA干扰 ; EAG反应 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | S433.2 |
| 来源机构 | 内蒙古农业大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/337429 |
| 作者单位 | 内蒙古农业大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 周渊涛. 亚洲小车蝗嗅觉相关蛋白的鉴定及功能研究[D]. 内蒙古农业大学,2019. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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