亚洲玉米螟触角转录组分析及嗅觉相关蛋白功能研究

Ostrinia furnacalis is one of the most important pest in corn. The olfactory system is essential in host-plant seeking, oviposition and mating. This research take Asian corn borer as material, using transcriptome sequencing technology and bioinformatics approach to get olfactory relative genes. The real-time quantitative PCR was used to test the expression level of the olfactory genes in different tissues. The tissue-specific genes were expressed in procaryotic cell and purified for the function study. The surface plasmid resonance (SPR) instrument was used to test the dynamic combination and dissociation between the odorant binding protein and the odorants. The well binding odorants were used to test with EAG. This can be used to explain the molecular mechanism of Asian corn borer searching for the corn volatiles and females, and provide theoretical support to the research on the vertebrate.

亚洲玉米螟是玉米上重要害虫之一，其嗅觉在寻找寄主，产卵及交配过程中起着非常重要的作用，本研究以亚洲玉米螟触角为研究对象，通过转录组测序，并结合生物信息学方法对测序结果进行分析，比对筛选出嗅觉相关蛋白基因，用实时定量PCR检测嗅觉相关基因在不同组织中的表达谱，并筛选出特异性表达基因，通过分子克隆，原核表达、纯化方法获得蛋白，用表面等离子共振（SPR）技术研究气味结合蛋白与玉米挥发物及性信息素的动态结合及解离过程，筛选出结合能力强的气味分子，并将其用于触角电位反应检测。阐明了亚洲玉米螟对玉米挥发物及性信息素的嗅觉识别机制，也为脊椎动物嗅觉的研究提供理论支持。

亚洲玉米螟是玉米上最重要的害虫之一，每年对玉米产量造成巨大损失，性信息素在亚洲玉米螟监测及防控中起着重要作用，本研究通过对雌雄亚洲玉米螟触角进行转录组测序，筛选得到56个OR基因，23个OBP基因和10个CSP基因。通过比较转录组分析发现雄性触角中79个上调基因和30个下调基因，结合荧光定量PCR技术，进一步获得雄性触角中高表达的8个受体基因和1个PBP3基因。为研究其功能，我们将亚洲玉米螟5个PBP原核表达后进行竞争结合试验，结果发现只有PBP3能够与亚洲玉米螟性信息素很好结合，并通过3D结构模拟结合分子对接方法预测出Ser12, Asn52, Arg94和 Asn113四个氨基酸在结合过程中起着关键作用，然后通过定点突变和结合试验验证了该四个氨基酸确实在PBP3与性信息素结合过程中起着关键性作用。并且通过表达亚洲玉米螟5个PBP后制备多克隆抗体，结合透射电镜技术观察PBP1-5在雄虫各类型触角感器中的分布。结果发现PBP1，PBP2主要在毛形感器的淋巴液中表达，PBP3，PBP5主要在锥形感器的淋巴液中表达，PBP4主要在栓锥形感器的淋巴液中表达。在电生理研究方面，利用EAG技术研究了亚洲玉米螟触角对玉米挥发物以及不同配比性信息素的电生理反应，本研究系统研究了亚洲玉米螟5个性信息素蛋白的定位和功能，阐明了性信息素结合的分子机制，为更进一步研究亚洲玉米螟的防控提供理论依据。