【摘 要】
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中华蜜蜂Apis cerana cerana,又称中蜂、土蜂,是我国独有的蜜蜂品种,较意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica相比中蜂具有较强的抗疾病、抗螨能力,较强的环境适应性及善于搜集零星蜜粉源等优势,非常适合在我国山林地区定地饲养。在中蜂的觅食、交配、采集等行为过程中,嗅觉扮演着重要的角色。昆虫主要嗅觉器官是触角,而存在于触角淋巴液中的气味结合蛋白(Odorant Bind
【基金项目】
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国家自然科学基金青年科学基金项目(31502021);
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中华蜜蜂Apis cerana cerana,又称中蜂、土蜂,是我国独有的蜜蜂品种,较意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica相比中蜂具有较强的抗疾病、抗螨能力,较强的环境适应性及善于搜集零星蜜粉源等优势,非常适合在我国山林地区定地饲养。在中蜂的觅食、交配、采集等行为过程中,嗅觉扮演着重要的角色。昆虫主要嗅觉器官是触角,而存在于触角淋巴液中的气味结合蛋白(Odorant Binding Proteins,OBPs)是昆虫感知外界环境气味物质、外周嗅觉信号的关键蛋白。目前对中蜂OBPs的研究还不够全面,功能也尚未完全清楚,本研究以课题组前期转录组测序鉴定得到的气味结合蛋白AcerOBP6、AcerOBP7和AcerOBP14为研究对象,通过q RT-PCR技术检测它们在中蜂不同发育阶段及中蜂采集蜂不同组织中的m RNA相对表达量;分别构建Pet28a/AcerOBP6、Pet28a/AcerOBP7、Pet28a/AcerOBP14重组表达载体,经原核表达、纯化、复性及浓缩后得到重组蛋白,采用荧光竞争结合试验检测AcerOBP6、AcerOBP7和AcerOBP14与不同气味配体的结合能力;合成3个目的基因的ds RNA,利用RNAi和EAG技术进一步验证与3个目的蛋白特异性结合的气味物质。本研究主要获得结果如下:1.获得AcerOBP6、AcerOBP7和AcerOBP14气味结合蛋白基因的时空表达谱,3个目的基因在中蜂不同发育阶段的触角中均有表达,AcerOBP6 m RNA在25日龄时相对表达量最高,AcerOBP7、AcerOBP14 m RNA在20日龄时表达量最高,且3个基因均在采集蜂触角中特异性表达。2.成功构建了Pet28a/AcerOBP6、Pet28a/AcerOBP7和Pet28a/AcerOBP14原核表达载体,并在大肠杆菌中诱导表达出重组蛋白,3个蛋白均在包涵体中表达。采用Ni2+琼脂糖凝胶柱纯化并透析获得了具有生物活性的重组蛋白。3.滴定重组蛋白结果表明:AcerOBP6、AcerOBP7和AcerOBP14与N-苯基-1-蔡胺(N-phenyl-1-naphthylamine,1-NPN)都能较好地结合,确定1-NPN可以作为荧光竞争结合试验的探针。荧光竞争试验结果显示,3个AcerOBPs的配体结合谱及结合力各不相同,但均能与多种信息素和植物挥发物结合;AcerOBP6与亚麻酸结合能力最强,其次与丁香酚、反式肉桂酸乙酯、(+)-3蒈烯结合能力较强;AcerOBP7与9-ODA、1-壬醇结合能力最强,其次为(+)-柠檬烯、1-辛烯-3-醇、芳樟醇的结合力相对较强;AcerOBP14可与蜂王信息素、告警信息素、那氏信息素及多种植物挥发性化合物结合,结合能力最强的是植物挥发物β-罗勒烯,其次为α-法尼烯;AcerOBP6和AcerOBP7与被测的幼虫信息素组分都不能结合,AcerOBP14与大部分幼虫信息素气味配体不能有效结合,4.AcerOBP6、AcerOBP7和AcerOBP14分别合成了两条ds RNA,采用饲喂法成功对中蜂各目的基因的表达进行了沉默。结合荧光竞争结合试验筛选出的结合能力较强的气味物质,进行EAG试验,结果表明:与30%糖水对照组相比,饲喂dsAcerOBPs后中蜂触角对不同气味物质的EAG反应值均降低,具体表现为饲喂ds AcerOBP6的中蜂触角对2-庚酮、乙酸己酯、桉树脑、β-罗勒烯、1-壬醇、月桂烯、(+)-柠檬烯和芳樟醇的EAG反应值极显著性降低(P<0.01);饲喂ds AcerOBP7的中蜂触角对桉树脑、1-辛烯-3-醇和9-ODA的EAG反应值极显著性降低(P<0.01),壬醛的EAG反应值显著性降低(P<0.05);饲喂ds AcerOBP14的中蜂触角2-庚酮、α-法尼烯、β-罗勒烯和柠檬醛的EAG反应值极显著降低(P<0.01),橙花醇和胡椒酮的EAG反应值显著降低(P<0.05)。本研究对中蜂AcerOBP6、AcerOBP7和AcerOBP14的功能进行了初步分析,试验结果对探究中蜂气味结合蛋白的功能,解析中蜂嗅觉行为调控的分子机理具有较重要的意义;并为进一步开发以不同气味组分为导向的诱导剂,提高中蜂为农作物授粉的能力提供参考依据。
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