甘薯小象甲性信息素结合蛋白的功能研究

Sweet potato weevils (Cylas formicarius) as worldwide quarantine pest, distribution throughout the world tropical and subtropical regions, are the most serious pest of sweet potato in southern China .The male weevils are high attracted by the sex pheromones released of the female . However, the molecular and mechanisms of how sex pheromones are perceived by male weevils are still rudimentary. In this study, pheromone binding proteins genes putatively involved in the olfactory reception in weevils antennae will be identified through next-generation transcriptome sequencing. Quantitative real-time polymerase chain reaction will be used to study the expression pattern of the pheromone binding proteins genes. To express and purify recombinant versions of the pheromone binding proteins in a prokaryotic expression system. The ligand-binding specificities of the pheromone binding proteins then will be investigated in competition assays . To functional study by knockdown of candidate pheromone binding proteins genes via RNA interference technique.Based on the analysis of the pheromone binding proteins genes and the function of the proteins,finally to clarify the function of sex pheromone in transportation in the weevil. The results of the study will provide theoretical and methodological support for the sweet potato weevil monitoring and comprehensive management .

甘薯小象甲(鞘翅目：象甲科)是世界性检疫害虫，分布于世界的热带、亚热带地区,是我国南方薯区危害面积最大、对甘薯品质和产量影响最严重的害虫。研究表明小象甲雄虫对雌虫释放的性信息素具有极高的趋性。但是，雄虫识别性信息素的分子机制目前还不清楚。本申请项目拟通过二代转录组测序，将从小象甲的触角中鉴定、克隆出性信息素结合蛋白（PBPs）基因。通过实时荧光定量qRT-PCR实验分析PBPs基因在不同组织的表达。在原核表达系统中表达和纯化PBPs，然后通过荧光竞争结合实验来检测PBPs与气味配体的结合特征。用RNAi技术敲除PBPs基因的方法来研究PBPs的功能。通过对PBPs基因的分析以及对PBPs蛋白的功能分析，最终阐明小象甲PBPs在性信息素识别运输中的生理功能。预期研究结果将为甘薯小象甲的监测及综合治理提供理论与方法支持.

甘薯小象甲是甘薯上为害最为严重的世界性害虫。甘薯小象甲性信息素识别的分子机制尚未见报道。气味结合蛋白在选择性结合和运输脂溶性信息素或其他气味分子，通过水感器淋巴到达嗅觉神经元表面的气味受体的过程中起着关键作用。因此，甘薯小象甲气味结合蛋白的功能值得研究。项目组采用 RT-PCR 技术，在甘薯小象甲中克隆了编码三个经典OBPs 的 CforOBP1-3 基因。系统进化树分析表明 CforOBP1-3 为同源基因，并且 CforOBP2 与 CforOBP3 的亲缘关系较近。此外，RT-qPCR 分析结果表明，CforOBP1 在雌雄虫的触角和腿中表达量较高，而 CforOBP2 和 CforOBP3 主要在雄虫的触角中表达。荧光竞争结合实验显示，CforOBP1-3 与性信息素及其它 16 种气味配体有很强的结合亲特性。最后，RNA 干扰成功地抑制了 CforOBP1-3 基因的表达，行为学实验分析表明，甘薯小象甲CforOBP1-3基因表达被抑制后，丧失了定位性信息素和寄主植物挥发物的能力。以上结果表明，CforOBP1 参与了小象甲寻找甘薯和取食甘薯的过程，CforOBP2-3 主要参与了成年雄性小象甲的交配行为。以上研究结果加深了人们对甘薯小象甲嗅觉分子机制的认识，为环境友好型甘薯小象甲引诱剂和驱避剂的研发提供理论依据，最终有助于减少小象甲对甘薯的为害。