基于觸角轉錄組的麥長管蚜OBPs和CSPs基因鑒定及表達譜研究.pdf

1、麥長管蚜Sitobion avenae(Fabricius)是世界性禾谷類作物的主要害蟲，不僅直接取食小麥植株汁液，而且是植物病毒的傳毒媒介，嚴重影響小麥的品質和產量。目前生產上防治技術主要以化學防治為主，產生了多重的負面影響，如殘留，抗藥性，環(huán)境污染等問題。因此，綠色防控技術研發(fā)與應用受到廣泛的重視，其中利用植物或蚜蟲報警外激素等揮發(fā)物的驅避害蟲及引誘天敵的推拉技術成為研究熱點。
　　觸角是昆蟲主要感知揮發(fā)物的器官，對于昆蟲觸角

2、感器特別是化學感受器的研究是昆蟲化學生態(tài)學的生理基礎；而對參與嗅覺識別過程的嗅覺相關蛋白的研究，對解析昆蟲對氣味物質識別的分子機制具有重要的意義，其中在嗅覺識別起始過程中起重要作用的嗅覺相關蛋白包括氣味結合蛋白（Odorant binding proteins, OBPs）和化學感受蛋白（chemosensory proteins, CSPs）。但是目前麥長管蚜觸角感器及嗅覺相關蛋白尚沒有系統(tǒng)研究。因此，本文采用掃描電鏡，對麥長管蚜有翅

3、無翅成蚜及各齡期若蚜觸角的超顯微結構進行觀察；對有翅和無翅孤雌成蟲觸角進行轉錄組測序，鑒定其OBPs和CSPs；利用實時熒光定量PCR技術（qPCR）對鑒定的OBPs和CSPs表達譜進行分析。取得如下主要研究結果：
　　對麥長管蚜各齡若蚜及有翅無翅成蚜觸角感器超的微結構觀察結果表明：成蚜主要觸角感器包括5種感器，即原生感覺圈、次生感覺圈、毛形感器、鐘形感器和單個腔錐形感器，其中，原生感覺圈主要由板形感器和腔錐形感器組成，毛形感器存

4、在typeⅠ和typeⅡ兩種類型。有翅和無翅成蚜間各類型感器在種類和分布相對一致，但數量上存在差異，有翅成蚜次生感覺圈有7-13個，無翅成蚜有1-5個。而若蚜的觀察結果顯示，各齡若蚜在觸角感器的種類和分布上均沒有差異，但是在觸角的節(jié)數上有明顯不同，1齡和2齡若蚜觸角為5節(jié)，從3齡開始觸角為6節(jié)。與成蟲相比，各齡若蚜沒有次生感覺圈，具橛感器等感器。
　　以麥長管蚜有翅和無翅成蟲觸角 RNA為模板，構建了兩個非均一化的有翅無翅觸角文庫

5、，采用二代高通量（Illumiuna RNA-seq）測序平臺，對有翅無翅成蟲觸角 cDNA文庫進行測序，得到133,331個 unigenes，平均長度為594 bp，轉錄本147,665個，平均長度為652bp。之后將得到的轉錄本在七大數據庫（Nr, Nt, Pfam, KOG/COG, Swiss-prot, KEGG和GO數據庫）中的注釋情況進行統(tǒng)計。利用注釋信息及tBLASTx技術，注釋并鑒定得到12個典型OBPs，1個Plu

6、s-C OBP和5個CSPs，其中6個OBPs和3個CSPs為麥長管蚜中首次發(fā)現。從信號肽預測、保守結構域和構建系統(tǒng)進化樹對序列進行了分析。
　　利用 qPCR技術，對上述鑒定的 OBPs和 CSPs基因進行不同齡期及不同組織的表達譜分析：不同齡期若蚜包括1齡、2齡、3齡有翅、3齡無翅、4齡有翅、4齡無翅，成蚜期包括有翅和無翅，不同組織包括有翅與無翅成蟲的觸角，無觸角的頭，胸，腹和足。結果顯示，蚜蟲SaveOBPs和 SaveCS

7、Ps基因表達量在不同組織及不同發(fā)育階段存在明顯差異。在對有翅無翅成蚜各組織的相對定量的分析中發(fā)現，7個 OBPs（SaveOBP6、SaveOBP7、SaveOBP9、SaveOBP10、 SaveOBP13、SaveOBP14和 SaveOBP15）和1個CSP（SaveCSP1）在觸角中高表達，推測這些基因在蚜蟲嗅覺識別中可能具有重要的作用。除在觸角中，SaveOBP8, SaveCSP2和 SaveCSP5在有翅或無翅成蚜的足中高

8、表達；SaveOBP2還主要在有翅無翅成蚜頭中表達；SaveOBP1在頭，胸和腹中的表達量顯著高于在觸角和足中的表達量， SaveOBP3, SaveOBP4, SaveCSP3和 SaveCSP4在全身各組織中均有表達。在不同組織及不同發(fā)育階段中 OBPs和 CSPs表現出了復雜的表達分布特性，受不同發(fā)育階段所調控，在調控蚜蟲行為中可能行駛了多種不同的職責。這些結果都將對后續(xù)麥長管蚜 SaveOBPs和 SaveCSPs功能研究提供了