利用反向化学生态学发展铜绿丽金龟的性诱剂

Insect sexual communication is heavily dependent on the olfactory system, and the types of odorant receptors expressed on peripheral olfactory sensory neurons (OSN) determine the sensitivity and specificity of the OSN. Anomala corpulenta is an important agricultural belowground pest, but the sex pheromone components are not still identified. Within the female and male antennal transcriptomes we identified a total of 65 OR candidate genes containing 3 pheromone receptor (PR) candidates. Differential expression analysis showed that these PRs were enriched in male antennae. According to the results, this program plan to study the sex pheromone lure of anomala corpulenta by the method of trans-chemical ecology. Firstly, we will clone the full-length cDNAs by the RACE. Secondly, we will conduct functional analyses of the PRs using heterologous expression in Xenopus oocytes combined with two-electrode voltage-clamp electrophysiological recordings, and consider the ligands of PRs as the pheromone compounds. Finally, we will determine the role of every compound by behavioral experiments, and design the peanut field trapping experiments using the identified blend as sex pheromone lure. This study not only has the important theoretical significance on the molecular mechanism of Scarab pheromone-mediated communication, but also fills the blank of pheromone control of Anomala corpulenta, has the great practical value.

昆虫主要依赖于嗅觉系统来实现两性之间的对话，嗅觉感受神经元中表达的受体类型决定了神经元的灵敏性和特异性。铜绿丽金龟是重要的农业地下害虫，性信息素组分仍没有被成功鉴定。在比较铜绿丽金龟雌雄成虫触角转录组测序中65个嗅觉受体基因表达丰度的基础上，我们发现OR在两性中的转录水平呈现出性二型性的特征，有3个基因的表达丰度比其它OR基因高，并且在雄虫中的表达量高于雌虫。基于此，本项目拟根据反向化学生态学的思想，依次开展以下工作：（1）通过RACE技术克隆获得候选性信息素受体基因的cDNA全长序列；（2）用爪蟾卵母细胞表达系统结合电生理学方法对候选基因进行功能分析，确定性信息素受体所对应的配体化合物；（3）结合行为实验明确活性性信息素组分，并进行性诱剂的花生田间应用研究。研究成果不仅对深入阐明金龟子两性化学通讯的分子机制具有重要的理论意义，而且填补铜绿丽金龟性信息素防治的空白，具有重要的实用价值。

昆虫主要依赖于嗅觉系统来实现两性之间的对话，嗅觉感受神经元中表达的受体类型决定了神经元的灵敏性和特异性。铜绿丽金龟是重要的农业地下害虫。在资金的资助下，我们通过成虫触角转录组测序分析筛选了65个嗅觉受体基因中的4个高丰度基因为信息素受体候选基因，利用分子生物学技术和电生理技术我们对这四个基因AcorOR18、AcorOR19、AcorOR29和AcorOR30进行了表达分析和功能分析。研究结果表明：（1）四个嗅觉受体基因有完整的序列包括5’UTR、3’UTR和ORF，它们编码的蛋白长度分别为373、377、386和393；（2）四个嗅觉受体主要在成虫雌雄触角中表达，在头部、胸部、腹部及跗节中不表达，在卵中只少量表达AcorOR18和AcorOR29，这四个基因在成虫感受外界化学信息中有重要作用；（3）AcorOR18、AcorOR19、AcorOR29和AcorOR30在雄虫触角中的表达量均远高于雌虫，AcorOR18的表达量最高，这四个基因在铜绿丽金龟信息素通讯中发挥作用，极有可能是信息素受体基因；（4）尽管表达AcorOR18、AcorOR19和AcorOR30的细胞对测试的46中化合物没有反应，但丙酸苯乙酯引起了表达AcorOR29的细胞的特异性强烈的反应，说明丙酸苯乙酯是AcorOR29的配体，也极可能是铜绿丽金龟的信息素组分之一。本研究在反向化学生态学思想的指导下，不仅揭示了金龟子化学通讯的分子机制，而且为铜绿丽金龟的田间综合防治提供了新思路新方法。