中红侧沟茧蜂气味结合蛋白Mmed OBP8的气味结合特征及行为反应验证

摘要

昆虫的触角系统是一个高度特异和极其灵敏的化学探测器,触角中相关的嗅觉蛋白可以识别环境中的特异性化学气味分子,并依此引导昆虫觅食、寻偶、定位寄主植物、庇护、选择产卵场所等行为,嗅觉相关蛋白对于昆虫与外界进行信息交流具有重要意义。中红侧沟茧蜂是一种寄主范围非常广泛的内寄生蜂,在农业生产中,广泛用于棉铃虫等鳞翅目害虫的生物防治。在植物.植食性昆虫.天敌的三级营养链中,天敌昆虫如何利用嗅觉系统准确识别寻找到寄主昆虫是一个重要的环节。本文以天敌昆虫中红侧沟茧蜂的嗅觉识别机制为切入点,室内室外试验相结合,从分子生物学和化学生态学角度对中红侧沟茧蜂的嗅觉识别功能进行了研究,主要研究结果如下:
　　 1.成功构建中红侧沟茧蜂触角cDNA文库,利用生物信息学技术比对分析后,鉴定获得10个气味结合蛋白基因(OBPs)、1个化学感受蛋白(CSPs)基因和34个气味受体基因(ORs)；
　　 2.运用Real-time PCR技术研究了MmedOBP8基因(GenBank登录号:JF738026)在中红侧沟茧蜂不同组织部位的表达谱。结果发现,MmedOBP8主要在雌虫触角中表达,在雌虫触角占56.8％,雄虫触角占18.6％,其余部位均较低。
　　 3.克隆、表达和纯化MmedOBP8,得到不含His标签的高纯度MmedOBP8重组蛋白。以1-NPN为荧光探针,通过荧光竞争结合试验,解析了MmedOBP8重组蛋白与100种气味分子的结合能力。结果显示,MmedOBP8的结合谱较广,能够结合多数参试气味分子。其中癸烷、壬烷、十一醛、乙酸乙酯、辛酸乙酯、2一十一烷酮、1-壬醇、金合欢醇、丁酸已酯、正辛烷、丁酸反-2-己烯酯、2-葵酮、2-壬酮、金合欢烯、罗勒烯、α-水芹烯、橙花叔醇与MmedOBP8的结合常数均在10μM以下,结合能力较强；
　　 4.采用同源建模的方法预测了MmedOBP8的三维结构并对结合位点进行了预测。结果显示,MmedOBP8的三维结构中大部分为疏水性氨基酸,但同时在其结合口袋内部存在6个亲水性氨基酸Gin3,His7,Asp45,Glu63,Gln65,Glu111；
　　 5.室内采用“y”型嗅觉仪测定中红侧沟茧蜂成虫对60种不同的植物挥发物趋性行为反应。结果显示,中红侧沟茧蜂趋向于选择脂肪族化合物,其次是萜类化合物,对芳香族化合物反应较弱。其中对(Z)-3-己烯乙酸酯、β-紫罗兰酮、2-十一烷酮、己醛、正辛醇、罗勒烯、橙花叔醇和香叶醇等气味的选择性最高,选择率分别为80.7％、73.2％、70.9％、69.6％、67.8％、74.1％、71.2％、67.9％,与对照相比差异极显著(P<0.01)；
　　 6.将荧光竞争结合试验结果与室内行为反应试验结果相结合,筛选出(Z)-3-己烯乙酸酯、β-紫罗兰酮、2-十一烷酮、1,4-二甲基苯、罗勒烯和橙花叔醇等气味分子分别制成诱芯进行了田间罩笼诱集试验。结果显示,中红侧沟茧蜂对罗勒烯和(Z)-3.己烯乙酸酯的选择性最高,校正选择率分别为18.6％和14％,显著高于与其它化合物,6种化合物田间条件下对中红侧沟茧蜂的吸引能力强弱顺序为:罗勒烯>(Z)-3-己烯乙酸酯>β-紫罗兰酮>橙花叔醇>1,4-二甲基苯>2-十一烷酮。