三種螟蟲PBPs的功能分析及其性信息素合成酶基因的初步篩選.pdf

1、甘蔗條螟(Chilo venosatus Walker)和紅尾白螟(Tryporyza intacta Snellen)是熱帶及亞熱帶地區(qū)為害甘蔗的主要害蟲，稻縱卷葉螟（Cnaphalocrocis medinalis Guenee）是具有遷飛性的世界性水稻害蟲，在我國南北方水稻產(chǎn)區(qū)均有分布。目前主要以化學(xué)防治為主，但化學(xué)農(nóng)藥的濫用和殘留對生態(tài)及土壤環(huán)境的破壞尤為嚴(yán)重，篩選綠色高效的環(huán)保替代藥劑十分必要。以信息素為靶標(biāo)的生物防治手段，具

2、有高效、無污染的特點，成為害蟲防控的研究熱點之一。目前對于甘蔗條螟、稻縱卷葉螟和紅尾白螟化學(xué)感受機(jī)制的研究尚少，本研究以其性信息素結(jié)合蛋白為研究對象，分別對CvenPBPs、CmedPBPs和TintPBPs各基因進(jìn)行了克隆表達(dá)及功能鑒定，探究其與性信息素的結(jié)合能力和關(guān)鍵作用位點;同時對三種螟蟲雌蛾信息素腺體進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序分析，篩選到大量與性信息素合成相關(guān)的酶類基因。研究結(jié)果為甘蔗條螟、稻縱卷葉螟和紅尾白螟的生物防治及雌蛾性信息素合成通

3、路的比較研究提供了基礎(chǔ)性資料，同時為研究昆蟲與寄主植物互作和協(xié)同進(jìn)化提供了更多科學(xué)依據(jù)。本研究取得的主要結(jié)果如下:
　　(1)利用RT-PCR技術(shù)擴(kuò)增出CvenPBP1-3、CmedPBP1-3和TintPBP1-3基因全長cDNA序列，并利用原核表達(dá)獲得嗅覺蛋白CvenPBPs、CmedPBPs和TintPBPs，之后采用熒光競爭結(jié)合實驗檢測PBPs和性信息素的結(jié)合特性。結(jié)果表明，甘蔗條螟CvenPBPs與3種性信息素的結(jié)合能力

4、都比較強(qiáng)，CvenPBP1和CvenPBP2對Z13-18∶AC親和力十分顯著，它們的Ki值分別為1.01μM和1.57μM，而CvenPBP3與Z13-18∶OH的結(jié)合能力比較強(qiáng)，其Ki值為1.87μM。CmedPBP1與三種性信息素結(jié)合能力較弱，CmedPBP2和CmedPBP3能有效結(jié)合3種性信息素，CmedPBP2對Z13-18∶OH親和力十分顯著，它的Ki值為0.97μM，而CmedPBP3與Z16-18∶AC的結(jié)合能力較好，

5、其Ki值為1.76μM。TintPBP3與性信息素結(jié)合能力不及TintPBP1和TintPBP2，TintPBP1和TintPBP3與反式十六醛的結(jié)合能力較強(qiáng)，而TintPBP2與順式十六醛的結(jié)合能力較強(qiáng)。
　　(2)蛋白多重序列比對發(fā)現(xiàn)3個CvenPBPs序列一致性為50.60％，3個CmedPBPs序列的一致性為50.20％，而3個TintPBPs序列一致性相對較低，只有35.26％。CvenPBP1與CmedPBP1序列一致

6、性為59.39％，CvenPBP2與CmedPBP2序列一致性為55.49％，CvenPBP3與CmedPBP3序列一致性為42.18％。進(jìn)化分析表明:CvenPBPs、CmedPBPs和TintPBPs與鱗翅目螟蛾科的PBPs同源性較高，且鱗翅目昆蟲的PBPs顯著分為兩支，其中PBP1和PBP2聚為一只，PBP3單獨一支，結(jié)果與PBPs多重序列比對結(jié)果相對應(yīng)，與前人的研究結(jié)果一致。
　　(3)同源建模顯示，CvenPBPs和Cm

7、edPBPs具有OBPs家族的典型結(jié)構(gòu)，都具有6個α螺旋結(jié)構(gòu)。分子對接實驗表明，Glu40、Leu43和Tyr41可能在CmedPBP1與性信息素的結(jié)合中發(fā)揮重要作用，在CmedPBP2與性信息素的結(jié)合中發(fā)揮重要作用的氨基酸位點是Ser111和Ser56，CmedPBP3與性信息素的結(jié)合中發(fā)揮重要作用的氨基酸位點是Tyr28和Leu43。與稻縱卷葉螟CmedPBP1相似，Leu43和Tyr41在CvenPBP1與性信息素的結(jié)合中發(fā)揮重要

8、作用，在CvenPBP2與性信息素的結(jié)合中發(fā)揮重要作用的氨基酸位點是Ser43和I1e52，在CvenPBP3與性信息素的結(jié)合中發(fā)揮重要作用的氨基酸位點是Leu24、Tyr28和Ser1。
　　(4)在甘蔗條螟、稻縱卷葉螟和紅尾白螟信息素腺體的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中分別篩選到74、107、106個與性信息素合成相關(guān)的酶類基因，包括以下9類:乙酰輔酶A羧化酶(ACC)、脂肪酸合酶(FAS)、脂肪酸輔酶A還原酶(FAR)、去飽和酶(DES)、乙

9、酰輔酶A氧化酶(ACO)、醇氧化酶(AOX)、醛脫氫酶(ADH)、?；D(zhuǎn)移酶(ATF)和羧酸酯酶(CEX)。
　　(5)甘蔗條螟、稻縱卷葉螟和紅尾白螟ACCs、FASs、FARs和DESs的進(jìn)化分析結(jié)果表明，CvenACC1與CmedACC1聚為一支，CvenFAS1與CmedFAS1聚為一支。CvenFAR1與CmedFAR1，CvenFAR2與CmedFAR2，CvenFAR3與CmedFAR3，CvenFAR4與CmedFA