中华按蚊嗅觉行为特征及其分子机制研究

The action of mosquito has a close relationship with their olfactory system. Since the olfactory receptor genes identified in 1991, great achievements have been obtained on the molecular and cellular olfaction mechanism of insect. But few research has been done on the olfactory system of An. Sinensis. According to the study investigating the pathway involved in the adjustment of action, the molecular mechanism of mosquito olfaction are expected to be further undersood. Researches will be conducted in An. Sinensis with changes of action, track of movement, and expression of OR83b gene. Traditional techniques of electroantennography and molecular biology will be used in these studies. The following four study will be done: (1) The effect of odorant to mosquito will be measured by electroantennography and Track 3D system. (2) The aim of part of this study is to isolate the full-length cDNA sequences of an unusually highly conserved olfactory receptor from the malaria mosquito An. Sinensis by using reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) and rapid amplification of cDNA ends (RACE) methods. (3) Different expression of OR83b, one of olfactory receptor genes, will be conducted in collected samples. (4) Changes of expression for OR83b gene will be detected before or after odorant activated. These findings will contribute to supply new idea and scientific data to better understand the olfactory system of malaria mosquito, and improve the new approach to interrupt the transmission of malaria.

蚊虫的行为很大程度上依赖嗅觉系统。目前对中华按蚊嗅觉系统的研究尚未见报道。本研究以中华按蚊为材料，采集不同地区和不同生境样品，通过开展蚊虫触角EAG检测工作和3D行为轨迹跟踪试验，结合中华按蚊嗅觉受体蛋白OR83b基因的表达差异分析，利用昆虫行为学与分子生物学相结合的理论技术，系统开展以下研究：（1）研究不同地区和不同生境采集到中华按蚊对气味的触角电生理反应和3D运动轨迹；（2）研究中华按蚊嗅觉受体蛋白OR83b基因的全长序列，并通过BLAST进行比对分析；（3）研究所采集样品中华按蚊OR83b基因的表达差异；（4）研究气味刺激前后中华按蚊OR83b基因的表达差异。从行为特征-分子水平阐明气味对中华按蚊嗅觉行为特征的影响及其作用机制。不仅丰富和发展中华按蚊嗅觉系统的现有理论知识，也将为利用蚊虫嗅觉系统建立疟疾传播阻断途径提供新的理论依据和方法指导。

中华按蚊是我国乃至东南亚传播疟疾的主要蚊种之一，也是山东省的优势蚊种。蚊虫的行为很大程度上依赖嗅觉系统，比如蚊虫利用嗅觉系统感应环境中的化学气味等。针对蚊虫嗅觉系统方面的分子生物学研究主要集中在嗅觉受体和气味结合蛋白两个方面，其中有关嗅觉受体研究以冈比亚按蚊和埃及伊蚊为研究对象居多，目前还未见中华按蚊嗅觉受体的相关报道。嗅觉受体基因的同源性较低，但有一个非常保守的嗅觉受体基因就是OR83b。本研究以中华按蚊为材料，采集山东省部分地区的中华按蚊样品，通过对嗅觉行为特征的分析和OR83b的研究，初步探索中华按蚊的嗅觉系统。（1）完成山东省部分地区中华按蚊的抗药性监测。通过淄博、青岛、济宁3个地区的中华按蚊对DDT、溴氰菊酯、氟氯氰菊酯、马拉硫磷的敏感性检测，了解山东省部分地区中华按蚊的抗药性。实验结果表明，3个地区的中华按蚊对DDT和氟氯氰菊酯仍有较高的抗药性，对溴氰菊酯和马拉硫磷也有一定的抗药性和抗击倒力。在蚊媒监测与卫生灭蚊工作中，应根据不同地区蚊虫的抗药性特点采取合理防治措施，加强蚊媒与蚊传疾病的监测预警。（2）完成中华按蚊嗅觉行为特征的EAG分析。本实验利用触角电位技术测试了氨水、苯甲酸、苯甲醛、肉豆蔻酸、L-乳酸和壬酸6种化合物对中华按蚊的影响。结果表明，中华按蚊对苯甲酸、肉豆蔻酸的反应不明显，对其他4种化合物的刺激均能产生EAG反应，尤其是对氨水和L-乳酸的反应较为明显。从本次实验结果来看，氨水、苯甲醛、L-乳酸和壬酸对中华按蚊有一定的引诱作用，尤其氨水和L-乳酸的引诱作用更为明显。（3）初步探索中华按蚊OR83b部分编码基因的克隆和鉴定。以野外采集的中华按蚊为实验材料，利用RT-PCR等方法获得目的基因OR83b部分片段的克隆和测序。结果表明，获得的中华按蚊OR83b基因部分cDNA序列与已经公布的冈比亚按蚊相比对无碱基差异。（4）初步研究中华按蚊OR83b基因的表达差异。利用半定量RT-PCR分析中华按蚊OR83b基因的表达，结果显示，不同地区采集到的中华按蚊雌性成蚊的OR83b基因表达水平并无明显差异。检测OR83b基因在中华按蚊雌蚊不同部位的表达结果表明，OR83b基因在雌蚊头部表达量较高，而在雌蚊肢体和足部表达较低。通过本研究对中华按蚊嗅觉行为与嗅觉受体蛋白的初步探索，为推动昆虫嗅觉系统研究提供试验依据，也为利用蚊虫嗅觉系统建立疟疾传播阻断途径提供