东方粘虫性信息素的生物型及其受体OR6的功能鉴定

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昆虫嗅觉系统在昆虫求偶、识别寄主和产卵行为中发挥重要作用。为进一步理解东方粘虫Mythimna separata(Walker)的求偶行为,探明雄蛾对性信息素的分子识别机制,本研究分别以Z11-16:Ald(Ⅰ型)、Z11-16:Ac和Z11-16:OH(Ⅱ型)为性信息素主成分诱捕田间东方粘虫雄蛾,通过触角RNA转录组测序分析、触角电位实验和RT-q PCR,比较两种性信息素类型的东方粘虫在基因表达和嗅觉反应上的差异。以Z11-16:Ac和Z11-16:OH组成的诱芯田间诱捕到的东方粘虫雄蛾为研究对象,根据转录组测序所得OR6基因片段,采用RACE技术扩增全长,运用双电极电压钳技术鉴定OR6对东方粘虫性信息素组分和同作物生境下其他害虫的种间性信息素的识别功能,并通过田间性信息素诱捕试验验证种间性信息素在东方粘虫性信息素诱捕中的作用。结果显示,我国东方粘虫在田间存在两种类型,一种为醛类生物型,主要成分是Z11-16:Ald,另一种为酯醇类生物型,主要成分是Z11-16:Ac和Z11-16:OH。两种生物型触角转录组测序结果表明,共2064个差异表达基因,与醛类生物型东方粘虫相比,酯醇类生物型东方粘虫有1270个上调表达基因,794个下调表达基因。对差异表达基因进行基因本体富集分析,涉及分子功能、生物过程和细胞成分3大类别。KEGG通路注释结果表明两种生物型东方粘虫的差异可能主要与药物代谢-其他酶、昆虫激素生物合成等代谢和信号通路有较大关系。触角电位记录结果显示,醛类生物型东方粘虫对Z11-16:Ald敏感性最高,酯醇类生物型东方粘虫对Z11-16:Ac敏感性最高。荧光定量结果表明,4个性信息素受体基因MSOR1、Msep OR2、Msep OR3和Msep OR6在两种生物型东方粘虫中的表达量均有显著差异(P<0.05)。电压钳结果表明,OR6是酯醇类生物型东方粘虫雄蛾性信息素受体基因,在10-4mol/L浓度下,OR6对种内性信息素Z11-16:Ald、16:Ald有电流反应,其中Z11-16:Ald反应电流达到421±61.9 n A,另外,对种间性信息素Z9-14:Ac、Z7-12:Ac、Z9-16:Ac、Z9-14:OH也有显著的电生理反应,其中对Z9-14:Ac反应最大,达到210±6.32 n A。田间生物测定结果显示,种间性信息素Z9-14:Ac抑制东方粘虫性信息素诱捕的引诱活性,种间性信息素Z7-12:Ac则显著提高东方粘虫性信息素对雄蛾的引诱作用。综上所述,本研究明确了东方粘虫醛类和酯醇类生物型在分子生物学和电生理方面的差异,并进一步鉴定性信息素受体OR6的功能,有助于深入理解东方粘虫的性信息素变异和雄蛾的嗅觉识别机理,为更好地利用性信息素监测和防控东方粘虫提供理论支撑。
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