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性信息素对于昆虫的求偶和交配行为至关重要,对于鳞翅目昆虫,性信息素通常由雌虫释放,雄虫可以在远距离识别这些化学物质并通过其定位雌虫。由于性信息素高度物种专一和环保的特性,以该物质为基础的防控技术被广泛应用于鳞翅目害虫的防治。鳞翅目昆虫通常通过嗅觉器官触角上的感器感受性信息素,性信息素感受神经位于感器内部,神经树突上表达大量的性信息素受体,该受体通过结合性信息素,将化学信号转化为电信号传递到昆虫脑部进行进一步加工以控制昆虫的相应行为。性信息素的感受受到不同生理状态的调控,嗅觉蛋白,神经递质,神经肽等在这一调控过程中发挥关键作用。本研究以鳞翅目重要害虫棉铃虫Helicoverpa amigera和亚洲玉米螟Ostrnia furnacalis为例,对鳞翅目昆虫对性信息素的识别机制进行了研究,从而加深我们对昆虫外周嗅觉识别性信息素机制的理解,为发展新型害虫防控技术提供理论基础,结果如下。(1)以棉铃虫为例,对发育时间点对其雄虫交配行为的调控进行了研究,行为学记录的结果表明,雄虫在羽化的第一个暗期几乎不交配(交配率2.5%),而在第三个暗期中大部分交配(76.4%)。单感器记录表明,A型感器在第三个暗期对Z11-16:Ald的反应低于第一个暗期,C型感器在第三个暗期对Z9-16:Ald的反应高于第一个暗期。A型感器在第三个暗期的自发电位频率增加,振幅减小,在同样的剂量下,对Z11-16:Ald在第三个暗期时的反应动力学模式发生了变化,表现为刺激过后动作电位振幅急剧下降并且消失,类似剂量过大时产生了饱和适应,剂量反应表明,第三个暗期感器对该组分的EC50(8.5 μg)小于第一个暗期(53.4 μ g),然而,在第三个暗期时该感器反应达到饱和时的反应值(100.80±3.58 spikes/s)则低于第一个暗期(52.68±3.08spikes/s)。根据上述结果推测,第三个暗期的雄虫对Z11-16:Ald的敏感性可能高于第一个暗期,但其反应模式与自发电位的变化则暗示了这种敏感性的变化的机制可能更为复杂。(2)进一步利用比较转录组测序,对可能参与棉铃虫发育时间点相关行为调控的嗅觉蛋白和神经肽基因进行了筛选,对于触角,分别鉴定了 67个OR和39个OBP序列,结合DEG分析和qPCR验证,发现HarmOR47随着发育时间的增加而表达量增加,HarmPBP2和HarmOBP6随着发育时间的增加而表达量增加,而HarmOR43和HarmOR50随着发育时间增加而表达量下降。对于脑部,共鉴定到57条神经肽序列。与已发表鳞翅目昆虫相关神经肽相比,我们未发现Glycoprotein hormone。另外,棉铃虫脑中AKH1存在两个存在两个基因的拷贝,分别为HarmAKHla,HarmAKH1b,其剪切的成熟肽完全一致,可能存在功能互补作用。CCHamide1,NPF1,Orconin,Ion transported peptide存在可变剪切。结合DEG分析和 qPCR 验证,HarmAKH1a,HarmAKH1b,HarmILP2 随着发育时间增加表达量上升。HarmBurA,HarnEH,HarmASTCC随发育时间增加表达量下降。(3)以亚洲玉米螟为例,对其性信息素的外周识别进行了研究,利用已有亚洲玉米螟触角转录组的全长序列信息,使用爪蟾卵母细胞表达系统结合双极电压钳系统,对其性信息素受体基因的体外功能进行了研究,结果表明,OfurOR4和OfurOR6是亚洲玉米螟主要性信息素组分Z12-14:OAc和E12-14:OAc的主要感受受体,OfurOR7为近缘种性信息素组分Z9-14:OAc的主要感受受体,OfurOR8为近缘种性信息素Z11-14:OAc和E11-14:OAc的主要感受受体。进一步利用单感器记录,在雄虫触角上共记录到四种类型的性信息素相关感器。