昆虫复杂敏锐的嗅觉系统在其气味感知、识别以及取食、交配、产卵、躲避天敌等重要行为过程中起着重要的作用。气味结合蛋白（Odorant Binding Proteins,OBPs）被认为参与与外部气味物质相互作用的第一步,结合并运输特定的气味到到达特定的受体神经,在昆虫对外界气味物质识别过程中发挥重要的功能。尽管OBPs在检测气味和引发特定昆虫行为方面发挥着重要作用,但迄今为止,对于OBPs在昆虫嗅觉感受中的分子作用机制仍不清晰。小麦蚜虫Sitobion avenae（Fabricius）（半翅目:蚜虫）是小麦上重要的害虫,每年造成中国小麦产区65%的损失,是造成小麦产量损失最大的害虫。前期通过其触角转录组已经鉴定了13个OBPs和5个CSPs,但到目前为止,只有关于Save OBP3和Save OBP7可能参与其对报警信息素的识别过程的研究,其他Save OBPs的生理功能仍不清晰。为此,本课题以在麦长管蚜触角中高表达,且与其他物种触角高表达气味结合蛋白亲缘关系较近的Save OBP9和Save OBP10为研究对象,在对其基因克隆、蛋白表达及纯化的基础上,利用荧光竞争结合实验、分子对接实验、RNA干扰和行为选择实验,探讨了麦长管蚜Save OBP9和Save OBP10在其嗅觉感受中的功能;此外,为更好地开展小麦蚜虫地嗅觉系统,对无翅和有翅麦长管蚜成虫的全虫体转录组进行了测序,筛选鉴定了化学感受蛋白基因,比较分析了CSPs在无翅和有翅成蚜的m RNA表达水平的差异,以期为探明OBPs和CSPs在麦长管蚜中的生理功能提供基础。课题主要成果概述如下:1.麦长管蚜气味结合蛋白Save OBP9的功能分析通过GC-MS分离鉴定了小麦植株中的挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds,VOCs）和蚜虫取食小麦植株诱导的植物挥发物（Herbivore Induced Plant Volatiles,HIPVs）。结果表明,健康小麦植株中2-乙基-1-己醇、壬醛、十四烷、十五烷、丁基羟基甲苯和十六烷的含量显著高于蚜虫取食12h后的小麦植株。在蚜虫侵染的小麦植株中发现了两种HIPVs,萘和癸醛。24小时后,健康小麦植株中的三种复合物碳氢化合物癸醛、丁基羟基甲苯和十六烷的含量显著升高。而在蚜虫侵染的小麦植株中,壬醛、萘和十四烷的含量较高。利用大肠杆菌表达系统成功地表达了Save OBP9,并用镍离子亲和层析柱纯化了重组蛋白。荧光结合实验结果表明,p H值强烈影响配体与Save OBP9的结合能力,Save OBP9在p H 7.4时与配体的结合亲和力高于p H 5.0时。在p H 7.4条件下,Save OBP9与大多数小麦挥发物（即十四烷、己醛、辛醛、癸醛、α-法尼烯、十六烷和2-乙基-1-己醇）具有广泛而高的结合能力（Ki<10μM）。但麦长管蚜仅对癸醛、十四烷、十六烷和辛醛四种化合物表现出显著的行为偏好。通过喂食RNAi沉默Save OBP9基因导致了麦长管蚜显著的行为改变,并且其对十四烷、辛醛、癸醛和十六烷的偏好性不再显著。通过三维对接结构模型和分子对接,较好地预测了Save OBP9与挥发物的结合位点。Save OBP9的结合口袋的残基如Tyr77、Ile41、Ala116、Ala113、Lys38、Gln43和Ile114高度重叠并参与与配体的相互作用。此外,我们还发现了一些共价相互作用（π-烷基和σ-烷基）,范德华力相互作用,以及化合物和受体蛋白之间通过隧道形式的保守结合腔形成的氢键。Save OBP9可能参与了麦长管蚜对小麦植株挥发性有机物的化学感受。2.麦长管蚜气味结合蛋白Save OBP10的功能分析利用大肠杆菌表达系统成功地表达了Save OBP10,并用镍离子亲和层析柱纯化了重组蛋白。荧光结合实验结果表明,p H值强烈影响配体与Save OBP10的结合能力。而与Save OBP9不同的是,Save OBP10在p H 5.0时与配体的结合亲和力高于p H 7.4。Save OBP10在p H 5.0时与大多数小麦挥发物（萘、反式-2-己烯、十五烷、S-（-）-柠檬烯、2-乙基-1-己醇、丁基羟基甲苯、十四烷和β-石竹烯）具有强而高的结合亲和力（Ki≤5μM）。Y管嗅觉仪生物测定结果表明,麦长管蚜对十五烷、丁基羟基甲苯、十四烷和β-石竹烯具有明显的选择性,并被萘所排斥。然而其对反式-2-己烯、S-（-）-柠檬烯和2-乙基-1-己醇无明显反应。喂食RNAi方法成功地降低了Save OBP10的m RNA转录水平,喂食ds Save OBP10的蚜虫对β-石竹烯的行为反应显著下降,并且其对十四烷、丁基羟基甲苯和十五烷的行为偏好不显著。通过三维对接结构模拟和分子对接能力预测了Save OBP10与配体的结合位点,这些配体具有较高的结合能力（Ki≤5μM）。Save OBP10的结合口袋残基如Met31、Met 78、Met 95、Ala 96和Pro 97高度重叠并参与与配体的相互作用。对接结果表明,化学物质通过保守的结合腔,化学物质与受体之间以隧道的形式结合。我们发现了几种共价相互作用（烷基、π烷基和π-σ）、范德华相互作用以及化合物和受体蛋白质之间的碳氢键。总之,这些发现表明Save OBP10能更强烈地与小麦挥发物结合,从而参与挥发物对麦长管蚜的行为调节。3.麦长管蚜化学感觉蛋白（CSPs）的鉴定及表达分析利用Illumina Nova Seq 6000测序系统,获得了无翅和有翅麦长管蚜的全虫转录组数据。在104,024个单基因中,在从头组装过程中,共鉴定出5个推测的CSPs序列,其中CSP1的完全开放阅读框（ORF）以前被鉴定为不完全开放阅读框。5个推测的CSPs的氨基酸序列与另一项研究中在麦长管蚜中发现的CSPs不同,反映了其独特性。而Save CSP1与先前鉴定的Save CSP1只有11%的氨基酸序列相似性。系统发育树表明,麦长管蚜的Save CSP1、Save CSP6、Save CSP7、Save CSP8、Save CSP9和Save CSP10与棉蚜的CSPs蛋白同源性分别为100%、100%、67%、100%、99%和99%。通过分子克隆和测序,验证了所有Save CSPs序列。通过q RT-PCR测定了Save CSPs基因在有翅和无翅蚜的表达谱。结果发现4个Save CSPs（Save CSP7、Save CSP8、Save CSP9和Save CSP10）在麦长管蚜无翅成虫中显著上调,Save CSPs丰度高的特点表明他们在无翅型蚜虫中可能行使着重要生理功能。