天敌昆虫对寄主或猎物的定向、鉴别和选择一般依靠植物-植食性昆虫-天敌三重营养之间的化学信息物质,其主要来源于寄主或猎物取食的植物、寄主或猎物本身或者分泌物,以及一些与其相关的有机体。大草蛉是一种非常优良的天敌资源,在自然界对多种害虫种群数量的消长有显著的控制效果,其主要捕食蚜虫、粉虱、螨类、小型鳞翅目幼虫、蓟马、介壳虫和斑潜蝇的幼虫等。然而,成虫释放之后易飞离靶标区域,形成“无天敌”空间。因此,对大草蛉嗅觉系统的深入研究,明确其嗅觉识别机制,研究引诱大草蛉的信息化学物质,对促进其在农田生态系统中的重要生物防治作用至关重要。本研究中,基于Illumina RNA Denovo高通量测序对大草蛉Chrysopa pallens(Rambur)所有可能的嗅觉相关基因进行了发掘。其中对大草蛉触角中3种主要嗅觉相关蛋白OBP、CSP、SNMP进行了系统研究,旨在从转录水平、蛋白水平研究这些嗅觉相关的蛋白在大草蛉化学通讯过程中的作用机制,并有望筛选出能高效吸引大草蛉成虫的气味化合物质。主要研究结果如下:1.利用扫描电镜首次对大草蛉雌、雄成虫触角进行了亚显微结构的观察与分析,结果表明:大草蛉触角为线形,共3节,即柄节、梗节和鞭节,其中柄节和梗节均为单亚节,而鞭节由116个单亚节组成。触角感器共有4种,分别是毛形感器、锥形感器、刺形感器和B?hm氏鬃毛。其中毛形感器为触角上分布最广、长度最长的感器,共有4种类型。锥形感器有3种类型。感器主要分布在鞭节部位,且布满整个触角表面。2.基于Applied Biosystems SOLID3 System和Illumina GAIIx第二代高通量测序基础上,通过生物信息学方法分析共鉴定得到74个与嗅觉相关的基因,包括6个OBPs基因、11个CSPs基因、26个ORs基因、16个IRs基因、13个GRs基因及2个SNMPs基因。半定量RT-PCR及荧光定量q RT-PCR研究了所有这些嗅觉基因在大草蛉雌、雄触角及身体中的表达量,结果表明大部分嗅觉基因特异性地或主要在雌虫或雄虫触角中表达,推测其在大草蛉感知并识别外界气味物质的嗅觉识别过程中发挥着重要的作用。3.克隆得到了2个大草蛉OBPs基因(CpalGOBP和CpalOBP)和5个CSPs基因(CpalCSP1、CpalCSP3、CpalCSP4、CpalCSP5、CpalCSP8)的全长编码区序列。原核表达并纯化了CpalCSP1和CpalCSP3蛋白,并采用荧光竞争结合实验研究了CSP1蛋白与50种气味化合物标样的结合能力反应图谱,结果表明CpalCSP1蛋白与1-NPN的溶解常数为3.93μM,且与大部分气味化合物有较明显的结合反应(Ki<20μM),其中与烟粉虱蜜露主成分Bis-(2-ethylhexyl)phthalate(Ki=5.78μM)、蚜虫报警信息素成分(-)-β-farnesene(8.74μM)以及棉蚜Aphis gossypii和甜菜夜蛾Spodoptera exigua危害棉花后所释放的虫害诱导挥发物α-phellandrene(9.43μM)和(-)-β-pinene(9.90μM)结合能力较强。4.利用同源建模技术对CpalCSP1蛋白的三维结构及可能的参与配基结合位点进行了预测与分析,结果显示CpalCSP1蛋白包含六个α螺旋,分别是Asp34-Glu38(α1),Glu40-Ile50(α2),Lys60-Thr 75(α3),Gln82-Asn98(α4),Pro100-His110(α5)和Glu115-Ser122(α6)。另外,Cys49与Cys77和Cys58与Cys80形成两对二硫键,对维持蛋白的空间结构起着重要作用。基于同源建模的模板CSPMbraA6蛋白的Tyr26氨基酸与12-bromo-dodecanol(BrC12OH)有较强的结合反应,根据二级结构比对结果显示CpalCSP1蛋白的第46位氨基酸Tyr46与CSPMbraA6蛋白的Tyr26氨基酸完全比对上,因此,推测CpalCSP1 3D结构模型中的Tyr46在配体结合试验中可能起着非常重要的作用。5.采用触角电位技术(electroantennography,EAG)对大草蛉触角进行了电生理学研究,结果显示共有8种气味化合物有较强EAG反应,除苯乙醇(phenethyl alcohol)的EAG反应值在雌、雄不同触角之间及不同剂量型之间均无显著差异外,其余7种气味化合物对大草蛉雌、雄成虫触角均存在剂量依赖型反应,表现为随着化合物浓度增加其EAG反应显著增强,但存在一定阈值。此外,其中的6种化合物邻苯二甲酸(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)对雌性触角的EAG反应均显著高于对雄性触角的EAG反应,表明大草蛉雌性成虫对气味物质的嗅觉识别可能更加敏感。而只有一种化合物戊醛(valeric aldehyde)对雄性触角的EAG反应显著高于对雌性触角的EAG反应。6.采用RACE-PCR技术克隆得到了大草蛉感觉神经元膜蛋白SNMP基因全长,BLASTx比对发现其与多种昆虫SNMP2序列比对上,因此,将该SNMP基因命名为CpalSNMP2,预测其编码的蛋白质有两个跨膜区,分别位于N端和C端。亲脂性分析该蛋白包含有几个疏水区域,主要分布于N端和C端。序列比对结果显示,不同目昆虫SNMP2蛋白序列之间存在几个保守位点,且序列相似性为48.51%。包括转录组鉴定得到的CpalSNMP1序列在内的系统发育进化树结果显示来自不同目的所有昆虫SNMPs被分为两种SNMP家族基因,分别是SNMP1和SNMP2,CpalSNMP1和CpalSNMP2分别聚在进化枝SNMP1和SNMP2中。qRT-PCR结果显示CpalSNMP2在雌、雄触角及翅膀中表达量显著高于在其他组织中的表达量,其次在腹部和胸部的表达量也较高,在头部和足中的表达量最少。其中在雄虫翅中的表达量是在雌虫翅中表达量的2.0倍(p<0.05)。此外,在成虫雌、雄触角中表达量均显著高于幼虫期表达量。对其在成虫不同发育阶段的触角(第1日龄、第10日龄、第25日龄的成虫雌、雄触角)中的表达量情况研究结果显示随着成虫龄期的增加,CpalSNMP2基因在雌、雄触角中的表达量也随之增加,在成虫25日龄时表达量达到最高。