【摘 要】
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印度谷螟(Plodia interpunctella)属鳞翅目(Lepidoptera)螟蛾科(Pyralidae),是全球性分布的仓储害虫之一,急需开发对其绿色高效的防控手段。成虫通过识别仓储食品释放的挥发物来搜寻、定位适合其产卵的场所。目前关于印度谷螟感知其产卵场所的关键性挥发物的嗅觉识别机制尚不清楚。本文以印度谷螟为研究对象,利用转录组测序和生物信息学分析对气味受体(odorant rece
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印度谷螟(Plodia interpunctella)属鳞翅目(Lepidoptera)螟蛾科(Pyralidae),是全球性分布的仓储害虫之一,急需开发对其绿色高效的防控手段。成虫通过识别仓储食品释放的挥发物来搜寻、定位适合其产卵的场所。目前关于印度谷螟感知其产卵场所的关键性挥发物的嗅觉识别机制尚不清楚。本文以印度谷螟为研究对象,利用转录组测序和生物信息学分析对气味受体(odorant receptors,ORs)进行了筛选,并利用分析化学、分子生物学、电生理学和行为学等方法,对ORs介导的印度谷螟雌虫趋向产卵场所的嗅觉识别机制展开了初步研究,获得以下结果:(1)印度谷螟寄主食品挥发物中,有50种挥发物能够引起已交配雌虫的触角电位反应。本文以印度谷螟9种寄主食品的52种挥发物为气味刺激,利用EAG分别检测其未交配雌虫、已交配雌虫、雄虫的触角电位反应。结果表明:已交配雌虫对苯乙酮、己酸、壬醛和癸醛反应值较大(≤-0.119 m V);已交配雌虫对癸醛、苯乙酮、正辛醛、癸烷的EAG反应显著大于未交配雌虫(p<0.05)。(2)通过转录组测序和生物学信息分析,筛选出印度谷螟ORs(Pint ORs)全长基因31个,其中17个基因在雌虫触角中偏表达或高表达。本文对印度谷螟幼虫、雌成虫、雄成虫的触角,成虫口器、胸、腹、腿和翅等8个组织进行了转录组测序,利用生物信息学分析方法共筛选到56个Pint ORs,其中31个为全长;根据全长Pint ORs在不同组织中的FPKM值,分析发现其中17个在雌性触角中偏表达或高表达。(3)Pint OR23和Pint OR26能够特异性识别苯乙酮,且苯乙酮能显著吸引已交配雌虫。本研究成功克隆了Pint OR5,Pint OR11,Pint OR18,Pint OR23和Pint OR26,且经RT-PCR验证发现这5个基因在雌虫触角中的表达量高于其他组织。利用卵母细胞-双极电压钳系统筛选5个Pint ORs与候选挥发物之间的结合关系,结果发现Pint OR11识别己醛和戊醛;Pint OR26识别苯乙酮、苄醇和正己醇;Pint OR23识别苯乙酮、苯甲醛、亚油酸乙酯、己酸、苄醇和十一烷等6种挥发物,对苯乙酮的电生理反应最大(平均值为305.1±16.08 n A),且苯乙酮浓度越高,反应值越大(1×10-4m M~1 m M)。为探究苯乙酮对印度谷螟的具体功能,本文对其进行了“Y”型嗅觉仪行为测试,结果表明当苯乙酮浓度是1μg/μL时,对已交配的雌虫具有显著吸引作用(p<0.05)。综上,苯乙酮能够引起已交配印度谷螟雌虫较大的EAG反应,且对其具有显著吸引性,该挥发物可以为研发高效绿色的印度谷螟雌虫诱捕剂提供应用指导;印度谷螟在识别寄主食品的过程中,在其雌虫触角中高表达的Pint OR26和Pint OR23特异性识别苯乙酮,因此Pint OR26和Pint OR23可作为潜在分子靶点和作用位点,为生产有效的干扰剂提供理论基础。
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