利用气味结合蛋白快速筛选调控桔小实蝇行为的植物挥发物

This project will focus on the function study of odorant-binding proteins (OBPs) in insect chemical communication by studying the serious pest, Bactrocera dorsalis, whose resistance increases continuously and makes serious damages on horticulture and agriculture. Based on the transcriptome database, the OBPs gene will be screened, identified,cloned and the plasmid will be constructed. OBPs will be expressed and purified with pET Express system to build a heterologousexpression system. The circular dichroism will be used and cold-binding assay will be carried out to examine the structure changes and the binding ability to plant volatiles changes of OBPs in different pH value buffer. Combine these these datas, the recognition and transport mechanism of OBPs to plant volatiles will be uncoverd,and the function of OBPs in the plant volatile transport process will be clarified in this study. The behavior study will be proceeded to examine the control/ regulating ability of the selected plant volatiles to B. dorsalis. Therefore to explore a new method based on the OBPs function to screen plant volatiles for B. dorsalis control, and provide a theoretical basis for integrated pest management with plant volatiles.

本项目立足昆虫气味结合蛋白在昆虫化学通讯中的功能研究，以严重危害瓜果等经济作物且抗药性不断提高的桔小实蝇为研究对象，在已获得的转录组数据库基础上，筛选、鉴定、克隆气味结合蛋白基因，构建质粒，并利用pET Express系统进行气味结合蛋白的表达和纯化，从而构建桔小实蝇气味结合蛋白的异源表达体系。分别利用圆二色谱仪和冷结合法检测气味结合蛋白在不同pH值条件下的结构变化及其对植物挥发物吸附能力的变化，从而揭示气味结合蛋白对植物源挥发物的识别与转运机制，阐明气味结合蛋白在昆虫气味感受过程中的作用。同时用行为学实验检测与气味结合蛋白有较高吸附能力的植物挥发物对桔小实蝇行为的影响，从而筛选出对桔小实蝇寄主选择、产卵等行为有明显调控能力的植物挥发物，最终建立冷结合法与行为学检测相结合的快速筛选植物挥发物的方法，为有效利用挥发物进行桔小实蝇及其它害虫的防治提供新的理论依据。

桔小实蝇是一种重要的果树害虫，由于其经济危害或较大，其防治日益受到重视。目前桔小实蝇对多种农药都产生了明显的抗性，因此基于昆虫化学通讯的各种防治手段，包括植物挥发物，信息素等调控桔小实蝇种群数量的防治方法日益受到人们青睐。由于筛选对桔小实蝇行为有调控作用的植物挥发物费时费力，本研究将筛选桔小实蝇气味结合蛋白，并进行表达纯化，利用冷结合法实现气味结合蛋白快速筛选对桔小实蝇行为有调控作用的植物挥发物。.1我们在本研究中首先对桔小实蝇气味结合蛋白BdorOBP1进行了克隆、原核表达、纯化，并进行了冷结合实验，发现其与植物挥发物没有明显的结合；利用qPCR进行组织特异性研究发现，该气味结合蛋白主要分布在非嗅觉器官：头、胸、腹、足等部位。因此推断：在非嗅觉器官表达的气味结合蛋白不参与昆虫的嗅觉。.2为寻找具有触角特异性的气味结合蛋白，同时对参与桔小实蝇嗅觉形成的蛋白进行一个全面的了解，本研究对桔小实蝇的雌、雄触角分别进行了转录组测序，得到了20条气味结合蛋白基因，5条化学感受蛋白基因，35条嗅觉受体基因，12条离子型受体基因和4条神经元膜结合蛋白基因。.3对触角中鉴定出来的20条气味结合蛋白基因进行了表达组织特异性研究，对其分类并对功能进行了推测。.4对从触角转录组鉴定得到的1条气味结合蛋白基因进行了RNA干扰实验，发现桔小实蝇在该基因被干扰前后，对植物挥发物的反应强度发生显著变化，证明该基因在桔小实蝇嗅觉中起重要作用。同时从另外一方面证明触角中特异性表达的气味结合蛋白参与桔小实蝇对植物挥发物的感受。.基于上述研究结果，说明在不同组织中分布的气味结合蛋白具有不同的功能，这些研究结果为揭示气味结合蛋白的功能，为利用化学通讯手段调控桔小实蝇种群提供了一定的理论基础。.