宁夏西花蓟马主要寄主定位的信息化学物质及其嗅觉感受机制

Ningxia Lycium barbarum and vegetables were harmed seriously by Frankliniella occidentalis, which has the extremely sensitive sense of smell and strong specificity that has close relationship with host information chemicals and olfactory related proteins of Frankliniella occidentalis. We will apply this project based on former works with the materials of Lycium barbarum, Cucumis sativus and Phaseolus vulgaris. Semiochemicals of hosts would be identified and selected using GC-MS, olfactory behavior instrument and EAG. Identifying olfactory related proteins of Frankliniella occidentalis and determining expression profile of olfactory related proteins using RT-qPCR, the main genes in olfactory system would be selected. The binding characteristics and odor identification spectrum would be analyzed by fluorescence-based ligand binding assays. This project will clarify the molecular mechanism of host Location of Frankliniella occidentalis, find better semiochemicals and study more efficient control technology of chemical communication, identify more olfactory related proteins of Frankliniella occidentalis, which will provide references for further research olfactory system of Frankliniella occidentalis and other thrips.

西花蓟马对宁夏枸杞、蔬菜的安全生产构成极大威胁，其所具有极为灵敏的嗅觉和强烈的排异性与寄主信息化学物质和西花蓟马嗅觉相关蛋白有着密切的联系。申请者在前期工作的基础上拟申报本项目，以宁夏主要寄主枸杞、黄瓜、四季豆为材料，首先从化学生态学角度出发，采用气相色谱-质谱联用仪鉴定寄主信息化学物质，利用昆虫嗅觉行为仪和EAG技术筛选对西花蓟马具有明显趋性的化学物质；再从分子角度出发，鉴定西花蓟马嗅觉相关蛋白基因，采用RT-qPCR技术测定嗅觉蛋白基因的组织发育表达谱，初步筛选在嗅觉中发挥重要作用的蛋白基因；通过荧光光谱法解析蛋白与信息化学物质的结合特征和气味识别谱，阐明西花蓟马寄主定位的分子机制。以期在宁夏主要寄主中发现更好的信息化学物质、针对嗅觉相关蛋白开发更为高效的化学通讯调控技术奠定基础，同时发掘更多西花蓟马嗅觉相关蛋白基因，为西花蓟马及其它蓟马嗅觉系统的深入研究提供参考。

外来生物西花蓟马侵入宁夏对宁夏蔬菜等产业的危害日益严重，昆虫可识别环境中特异性化学气味分子并以此作为觅食、寻偶等的信息依据。本项目鉴定出西花蓟马主要寄主植物的信息化学物质170种，可归为醛类、酮类、烷烃、酯类等，生测发现辛烯-3-醇、肉桂醛、叶醇等具体浓度下对西花蓟马具有较好的吸引作用，田间引诱试验验证组合-2和组合16的引诱效果最好；西花蓟马转录组测序共获得12.37Gb Clean Data，58965条Unigene，其中20320条Unigene获得注释结果，SSR分析共获得6,512个SSR标记；新鉴定出7个西花蓟马嗅觉相关蛋白基因，其中FoccOBP3、FoccOBP4、FoccOBP5、FoccCSP3全长cDNA序列分别为1226bp、582bp、846bp、1147bp，ORF分别为432bp、438bp、558bp、480bp，分别编码143、145、185、159个氨基酸，构建了蛋白基因的进化树，分析了蛋白的二级结构和三维结构； FoccOBP3在1龄若虫表达量最高，在触角中表达量最高，FoccOBP4在蛹期、触角和头部表达量较高，FoccOBP5在1龄若虫和触角中表达量最高，FoccCSP3在蛹期和胸部表达量最高；成功构建了重组表达质粒pET28a/FoccOBP4、pET28a/FoccCSP3和pET28a/FoccOBP2，纯化目的蛋白纯度均＞80%；解析了蛋白与信息化学物质的结合特征，与FoccOBP4结合能力较强的气味分子标样有β-紫罗兰酮、4-乙基苯甲醛等，与FoccCSP3结合能力较强的有肉桂醛、对茴香醛等，与FoccOBP2结合能力较强的有对反式-2-已烯醛、1-己烯、1-辛烯-3-醇等，进一步阐明了西花蓟马定位寄主植物的嗅觉分子机制，为探究调控西花蓟马嗅觉行为提供了新的途径与方法。