MicroRNA对孟氏隐唇瓢虫嗅觉行为的调控机制研究

The ladybird Cryptolaemus montrouzieri Mulsant (Coleoptera: Coccinellidae) is one of the most efficient natural enemies of mealybugs (Pseudococcidae), its superior olfactory senses plays a vital role in predatory behavior. In olfactory sensation, post-transcriptional regulation of the olfaction-related genes expression by microRNA (miRNA) is the important regulatory mechanism. Using C. montrouzieri, as the predator of mealybugs reared on pumpkin, this project is going to investigate the taxis and electrophysiological responses of ladybird under three different odors stimulation respectively: 1) host plant; 2) pest; 3) plant by pest damaged. Base on high-throughput sequencing, miRNAs involved in the regulation of olfactory behavior and their target genes would be found under odors stimulation. Using RNA interference by synthetic miRNA mimic, the effect on the regulation of olfaction-related genes by miRNA would be understood. Hence, this project can reveal initiating olfaction signal transduction and olfactory receptor mechanism in ladybird. The result can provide important theoretical basis to enhance the pest searching capabilities and pest control effect of ladybird, and can privide technical support how to attract natural enemies move into targeted areas.

孟氏隐唇瓢虫Cryptolaemus montrouzieri Mulsant是粉蚧类害虫高效的捕食性天敌，其灵敏的嗅觉在捕食行为中起到至关重要的作用。其中，microRNA（miRNA）介导的嗅觉基因的转录后调控是嗅觉感受过程中的重要表达调控机制。本项目以孟氏隐唇瓢虫为材料，粉蚧为猎物，南瓜为寄主，研究天敌瓢虫对寄主植物气味、害虫气味以及害虫刺激植物后产生的气味等不同气味源的趋性反应及电生理反应；应用高通量测序技术，寻找气味诱导下参与孟氏隐唇瓢虫嗅觉调控的miRNAs及其靶基因；并通过人工合成miRNA mimic介导的RNA干扰，检测miRNA对嗅觉感受相关蛋白的调控在瓢虫感受气味过程中的作用，揭示天敌瓢虫在不同的气味源的刺激下启动嗅觉信号转导的分子调控本质，探讨miRNA介导的嗅觉感受机制，为提高天敌瓢虫对害虫的搜寻能力及控制效果、吸引天敌迁入害虫危害地区提供理论依据和技术支撑。

孟氏隐唇瓢虫Cryptolaemus montrouzieri Mulsant 是粉蚧类害虫高效的捕食性天敌，其灵敏的嗅觉在捕食行为中起到至关重要的作用。其中，microRNA（miRNA）介导的嗅觉基因的转录后调控是嗅觉感受过程中的重要表达调控机制。本研究应用四臂嗅觉仪检测了孟氏隐唇瓢虫对寄主植物（南瓜）、害虫（柑橘粉蚧）、害虫+寄主植物（寄生有粉蚧的南瓜）的嗅觉反应的结果表明，绝大部分瓢虫是被害虫本身的气味所吸引，而不是寄主植物的气味。对四组孟氏隐唇瓢虫：粉蚧雌性组（FS）、粉蚧雄性组（MS）、蚜虫雌性组（FA）、蚜虫雄性组（MA）进行了miRNA测序及表达谱分析，共得到216.7M的Clean reads。应用miRDeep2将reads比对到参考基因组上，所有样品共预测出175个miRNA，其中已知miRNA 0个，新预测miRNA 175个。基于序列的相似性对检测到的miRNA进行miRNA家族分析，分别有39个miRNA属于34个miRNA家族。样品间的差异表达miRNA数在16-35之间，其中差异最多的是MAvsFS，最少的是MAvsMS。用miRnada和RNAhybrid进行靶基因预测，得到135个miRNA对应的1916个靶基因，其中有1250个靶基因获得了基因注释信息。对靶基因OBP1进行了克隆与序列分析，结果得到了该基因全长922bp序列，编码139个氨基酸，与已知昆虫的OBP基因同源性在30%-80%之间。应用定量RT-PCR对OBP1表达模式进行了分析，发现该基因在成虫中表达量较高，且不同营养条件、不同猎物条件下表达量均有所变化。本研究的结果为提高天敌瓢虫对害虫的搜寻能力及控制效果、吸引天敌迁入害虫危害地区提供理论依据和技术支撑。