美国白蛾性信息素受体与结合蛋白的功能及其互作研究

Hyphantria cunea (Drury) is a worldwide quarantine pest, its rapidly spreading has caused unprecedented economic losses and great ecological disasters. Sex pheromones play key roles in the regulation of its mating and foraging behaviors. However, information on the molecular mechanisms underlying H. cunea，a Type II and Type-I lepidopteran pheromone using species, olfactory detection is lacking. In the current proposal, we focused on the functional analysis of the PRs and PBPs of H. cunea. We will conduct a series of studies: (1) The PRs and PBPs genes expression pattern by Reverse Transcription-PCR (RT-PCR) and by Quantitative Real Time RT-PCR (qRT-PCR). (2)The functional assay of PRs and PBPs with different pheromone types, by the Xenopus oocyte expression system and the fluorescence displacement binding assays. (3) The specific sensillum location of the PRs and PBPs proteins by in situ hybridizations techniques. (4) Predict the structure of PBPs using three-dimensional models and the conserved motifs of PRs and PBPs by using a MEME system. (5)The interplay beween of PRs and PBPs in H. cunea. (6) Functional characterization of PRs and PBPs in H. cunea by CRISPR/Cas9 mediated genome editing. These studies will provide valuable insights into the molecular mechanisms of H. cunea olfaction, and identify novel targets for H. cunea control. Moreover, these results will greatly enrich our understanding function and evolution.

美国白蛾是世界性检疫入侵害虫，目前已经跨过长江向南迅速扩散蔓延。性信息素对美国白蛾的生存繁衍至关重要；美国白蛾性信息素在结构上属混合型信息素（包括了Type-II和Type-I），此类型蛾类嗅觉机制尚无报道。本项目拟在前期美国白蛾嗅觉基因鉴定的基础上，对美国白蛾性信息素受体PR与结合蛋白PBPs的功能及互作进行研究。主要包括：①美国白蛾PRs和PBPs组织表达谱分析；②PRs和PBPs与配体的结合和识别功能测定；③PRs和PBPs原位杂交定位；④PRs与PBPs序列结构及保守性motif分析；⑤PRs与PBPs的嗅觉功能互作；⑥CRISPR/Cas9敲除PRs和PBPs基因及其功能验证。本研究可以为解析美国白蛾嗅觉感受机制奠定重要基础，并衍生新的害虫嗅觉控制途径；同时，美国白蛾作为混合型性信息素的代表，相关结果对于从进化角度理解蛾类嗅觉基因与性信息素结构的协同演化提供了一个很好的范例。

美国白蛾是世界性检疫入侵害虫，目前已经跨过长江向南迅速扩散蔓延。性信息素对美国白蛾的生存繁衍至关重要；美国白蛾性信息素在结构上具有特殊性。项目首次对此类型蛾类嗅觉机制进行了系统研究，主要内容包括：① 美国白蛾嗅觉基因的转录组分析、②美国白蛾PBPs、GOBPs、PRs的组织表达谱分析、③美国白蛾PBPs体外表达及其与配体的结合功能测定、④美国白蛾GOBPs体外表达及其与配体的结合功能测定、⑤美国白蛾性信息素受体PR的功能分析、⑥美国白蛾成虫触角感器结构与类型;.⑦美国白蛾幼虫头部超微结构、感器类型、⑧美国白蛾性幼虫化感基因种类鉴定与分析等。主要结果：①明确了美国白蛾PBPs对不同类型信息素的结合能力，解析了性信息素结构与PBPs间的相关性；②明确了美国白蛾PRs对不同类型性信息素组分感受能力；③明确了美国白蛾普通气味结合蛋白GOBP功能分析；④明确了美国白蛾成虫触角及幼虫头部感受器超微结构；⑤明确了美国白蛾性幼虫化感基因种类及其与成虫化学基因的异同。本研究可以为解析美国白蛾嗅觉感受机制奠定重要基础，并衍生新的害虫嗅觉控制途径；同时，美国白蛾作为混合型性信息素的代表，相关结果对于从进化角度理解蛾类嗅觉基因与性信息素结构的协同演化提供了一个很好的范例。