昆虫气味受体研究进展

昆虫的嗅觉是其行为感觉的一种重要信号输入来源,在昆虫的气味识别过程中有多种蛋白质参与,它们在调控昆虫的取食、群集、交尾和产卵等一系列行为中起着重大作用,这些与昆虫嗅觉相关的蛋白主要包括气味结合蛋白(Odorant-binding Proteins,OBPs)、化学感受蛋白(Chemosensory Proteins,CSPs)、气味受体(Odorant Receptors,ORs)、离子型受体(Ionotropic Receptors,IRs)、感觉神经元膜蛋白(Sensory Neuron Membrane Proteins,SNMPs)和气味降解酶(Odorant degrading enzyme)等.其中,气味受体是嗅觉系统中的关键成员之一,具有识别气味分子并向下游传递嗅觉信号的重要作用,其介导的气味分子与嗅觉神经元树突上气味受体的专一性结合是重要的嗅觉识别基础.气味受体主要分为两类:传统气味受体和非典型性气味受体,传统气味受体具有识别气味分子的功能,在不同昆虫间的同源性较低;非典型性气味受体不能识别气味分子,它与普通气味受体共表达,协助它们完成对气味分子的识别,在不同昆虫间非典型性气味受体的序列较为保守.气味受体的功能验证主要采用培养细胞系法、电压钳技术和果蝇"空神经元"法,研究昆虫气味受体的功能可为寻找气味配体,开发针对害虫的食物引诱剂和驱避剂、性诱剂以及聚集信息素等奠定理论基础.文章从气味受体的鉴定与分类、结构、表达、系统进化关系以及功能等方面综述了国内外关于气味受体的研究进展,为昆虫嗅觉机制的研究及害虫的预防和治理提供参考.     

昆虫外周嗅觉系统研究进展

嗅觉作为昆虫感知外界环境的主要手段之一,在觅食、防御、交配、繁殖、信息交流及栖息地选择等方面起着十分重要的作用。研究环境中或来自生物体的气味分子作用于昆虫感觉器官引起昆虫产生行为反应的机制,有助于人们了解昆虫的寄主识别、种间互作和种内交流等行为及制定害虫治理和益虫保护等策略。本文对昆虫嗅觉系统中气味分子的传导过程,及外周嗅觉系统相关蛋白的功能及研究现状进行综述。气味分子通过嗅觉感受器进入外周嗅觉系统,进而转化为电信号进入中枢神经系统进行加工处理。气味结合蛋白与气味分子进行结合,并将其运输到气味受体;化学感受蛋白也能够与气味分子结合,但其在昆虫体内具有更为广泛的功能;气味受体具有识别气味结合蛋白或化学感受蛋白传递而来的气味分子的功能,并将这种化学信号转化为电信号;离子受体在外周嗅觉系统具有和气味受体相似的作用,但其气味反应谱更窄;感觉神经元膜蛋白在气味分子的传递过程中可能起到的重要作用;气味降解酶也存在多种降解气味分子的假说。通过对昆虫外周嗅觉系统的研究进展进行梳理,为今后研究昆虫外周嗅觉系统提供参考。     

昆虫化感器中的OBP

昆虫利用嗅觉感器来感知环境中的气味物质,在昆虫的感器淋巴内存在着复杂的成份。其中较重要的是一些气味剂结合蛋白和酶类,它们在昆虫的嗅觉过程中起着非常重要的作用。本文综述昆虫气味剂结合蛋白的研究进展,主要集中在以下几方面：ＯＢＰ的结构,ＯＢＰ的特征,ＯＢＰ的表达时间和定位,ＯＢＰ的功能。     

青杨天牛嗅觉相关基因的鉴定及表达谱分析

为探讨青杨天牛嗅觉基因的种类,以期为采用RN A干涉技术调控青杨天牛种群提供理论依据,采用Illumina HiSeqTM 2500测序平台对青杨天牛的触角进行转录组测序,利用BLAST同源搜索的方法鉴定嗅觉相关的基因,采用RT-PCR技术研究嗅觉相关基因的表达谱.共鉴定出青杨天牛嗅觉基因包括:43个气味结合蛋白(OB...     

中华蜜蜂气味结合蛋白AcerOBP7的表达及结合特性

[目的]中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂)是我国本土蜂种,也是重要的传粉昆虫和经济昆虫.气味结合蛋白(odorant binding protein,OBP)是蜜蜂嗅觉感知中的关键蛋白.在前人对中蜂AcerOBP7基因序列特征分析的基础上,本研究进一步对其表达特性及与气味物质的结合能力进行探究,...     

鞘翅目昆虫气味结合蛋白研究进展

嗅觉在昆虫行为反应中具有重要作用，气味结合蛋白是昆虫外周嗅觉系统中发挥关键作用的一类功能性蛋白。鞘翅目为昆虫纲中最丰富的类群，数目众多、分布广泛。虽然气味结合蛋白研究起步较晚，但近年来国内外发展尤为迅速，其主要聚焦于气味结合蛋白与气味分子相互作用研究方面。基于此，本文综述了鞘翅目昆虫气味结合蛋白的种类、结构特征、表达分布、生理功能，以及研究方法，并指明了目前存在问题和未来研究方向，以期为揭示昆虫-植物（气味分子等）化学通讯机制和行为控制及开辟新型害虫防控体系提供理论基础。     

昆虫对气味信息素的感受机制

昆虫触角拥有灵敏的嗅觉系统,用以感知环境中对其生存繁衍至关重要的气味信息。气味信息素经感受器上的小孔进入,与血淋巴内的气味结合蛋白结合后,导致其结构变化,从而完成信息素到受体的传递。由信息素受体组成的离子通道在与信息素结合后,可以直接或经由环核苷酸途径打开离子通道,引起昆虫神经冲动,从而传递气味信号。文章介绍了昆虫嗅觉感受器结构的构造特点,总结了气味信息素与气味结合蛋白的结合和释放机制,说明了神经电冲动的产生过程,概述了激活离子通道的整个过程,展望了信息素与离子通道作用机制研究在害虫防治和实践中的应用前景。     

金龟子嗅感器及嗅觉机理的研究进展

昆虫利用触角上的嗅觉感受器来识别化学信号。金龟子触角的嗅觉感受器为板形感器和锥形感器。与鳞翅目昆虫一样,金龟子嗅感器对化学气味具有选择性,并且雌雄两性间常常存在嗅觉差异。目前金龟子嗅觉信号转导的分子生物学研究也开展起来,已鉴定了多种金龟子的气味结合蛋白(OBP)和信息素结合蛋白(PBP),同一类群金龟子的PBPs相互之间同源性很高。     

昆虫嗅觉机制的研究进展

嗅觉机制对于昆虫选择栖息地、获得食物、趋利避害、传递讯息、群集以及繁殖等许多行为起到重要作用。因此,通过研究昆虫嗅觉系统,可以阐释嗅觉发生过程中的普遍机理,还有助于理解昆虫嗅觉活动与其整个生命活动之间的联系,进而为高等动物特别是人的嗅觉研究提供科学依据。并且通过对昆虫嗅觉机理的研究,发展出了一系列新的害虫治理方法,为害虫防治提供了新的思路。近年来,随着生物化学、分子生物学、昆虫行为学和昆虫电生理学的深入研究,科技人员发现了许多相关的嗅觉活性分子和嗅觉相关基因,从分子层面对昆虫嗅觉机制进行解释。本文综述了气味信号通过嗅感器转变为电信号,并由昆虫触角叶编码整合,最终传递到前脑整个过程中所涉及的分子组件及昆虫体内生理生化等方面有关进展。     

菜粉蝶气味结合蛋白和化学感受蛋白生物信息学分析

气味结合蛋白(odorant-binding proteins,OBPs)和化学感受蛋白(chemosensory proteins,CSPs)在菜粉蝶(Pieris rapae)气味识别的过程中发挥着重要作用。通过本地BLAST等方法在菜粉蝶基因组中找到了推测的OBPs和CSPs蛋白序列,采用多序列比对、半胱氨酸模式序列识别、进化发育树构建等方法,鉴定出了24个PrOBPs和38个PrCSPs基因。其中,PrOBP1-PrOBP17这17个OBPs属于Classic OBPs蛋白家族,PrOBP19-PrOBP24属于Minus-C OBPs蛋白家族。鉴定出的38个PrCSPs都具有鳞翅目CSPs的半胱氨酸模式识别序列。本实验通过对菜粉蝶基因组中OBPs和CSPs基因的查找鉴定,丰富了昆虫OBPs和CSPs基因数据库,可为菜粉蝶气味识别和化学感受相关实验和应用提供参考。     

昆虫化学感受蛋白研究进展

为了研究昆虫嗅觉系统中化学感受蛋白(CSPs)在昆虫体内所发挥的作用,综述了国内外30年来对CSPs蛋白的研究。发现CSPs蛋白不仅存在于昆虫的嗅觉器官触角中,而且在非嗅觉器官中也被鉴定出来,如在小地老虎的性腺中。CSPs蛋白除了行使嗅觉功能外,还具有抗药性、视觉色素载体、营养吸收、再生和发育等功能。在一些昆虫中,同一种CSPs蛋白在性腺和触角中同时表达,因此具有接受信号和释放信号的双重功能。然而,研究还存在不足,今后还需要研究CSPs参与嗅觉识别的具体过程和发挥的作用,以及CSPs参与提高昆虫抗药性的功能。     

光肩星天牛成虫在寄主选择过程中的判断机制研究

为掌握光肩星天牛成虫对寄生树种如何进行识别选择,作者进行了对比、分析成虫栖息、取食和产卵过程中在不同树种间的活动行为表现,以及成虫对寄主树木气味或味迹的嗅觉和味觉测定等项研究．结果表明,光肩星天牛成虫在寄主选择过程中,非接触性的嗅觉识别判断不起主导作用;成虫对寄主的选择是在不断的活动过程中,主要通过触角和口须上的化感器接触感应,在味觉和嗅觉等的共同参与下完成的．     

云南切梢小蠹气味结合蛋白的分子对接

为研究云南切梢小蠹(Tomicus yunnanensis)气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)参与其嗅觉识别过程的机理,基于气味结合蛋白、绿叶挥发性物质的三维结构,采用分子对接方法对云南切梢小蠹OBP与3个绿叶挥发性物质可能的结合方式和结合能力进行模拟,结果表明,(E)-2-己烯醇较其他2个小分子而言更容易与云南切梢小蠹OBP结合,形成稳定的氢键。(E)-2-己烯醇与Tyun OBP2结合能最低,更容易与Tyun OBP2结合,Tyun OBP2与小分子物质的结合,可能通过占有该蛋白与寄主气味结合的空间或者通过改变Tyun OBP2三维结构,导致Tyun OBP2难以识别寄主松树散发的气味。     

桑天牛成虫对植物气味的行为反应

该研究利用Y型嗅觉仪测定了未交配桑天牛成虫对7种寄主植物气味的行为反应,以洁净空气为对照,研究植物挥发物对桑天牛行为的调控效应。结果表明:未交配的雄性桑天牛对桑树气味的选择达到显著水平(p0.05),对旱柳气味的选择不明显;未交配的雌性桑天牛对桑树气味的选择达到极显著水平(p0.01),对旱柳气味的选择达到显著水平(P0.05)。7种试验植物挥发物对未交配雌雄天牛的引诱趋势:桑树旱柳垂柳、白杨榆树、构树五角枫。综合分析认为,植物挥发物在桑天牛对寄主植物选择偏好时具有重要的行为导向作用。     

小菜蛾气味结合蛋白PxylOBP13基因克隆与序列分析

小菜蛾是为害十字花科蔬菜的重要害虫,干扰其嗅觉识别功能是实现小菜蛾有效治理的重要途径。本研究克隆并鉴定了1个小菜蛾气味结合蛋白基因,命名为PxylOBP13(GenBank登录号为KT156679);该基因开放阅读框全长387bp,编码128个氨基酸;预测蛋白分子量为14.33KDa,等电点为7.55,N端无信号肽序列,有3个疏水性区域,具有气味结合蛋白家族的保守结构域和6个保守的半胱氨酸残基,与6种鳞翅目昆虫的气味结合蛋白氨基酸序列一致性达50%以上。研究结果可为进一步研究小菜蛾气味结合蛋白功能,阐明小菜蛾嗅觉机制,制定科学有效的治理措施提供依据。     

实蝇类昆虫利用视觉和嗅觉定位寄主的分子基础及应用

在昆虫与植物协同进化过程中,昆虫成功定位寄主植物决定其食性及生态位.实蝇类昆虫是世界范围内分布的重要果蔬害虫,在定位寄主植物过程中,实蝇视觉和嗅觉发挥重要作用,利用寄主颜色和气味模拟的诱捕装置能够有效诱杀实蝇,但诱杀效果参差不齐.因此,本文对实蝇类昆虫视觉、嗅觉定位寄主植物的行为和相关分子基础进行了阐述,介绍了有关的应...     

昆虫性信息素结合蛋白功能研究进展

嗅觉系统在昆虫的生命活动中具有重要的功能作用。通过嗅觉蛋白来识别环境中以及种内所释放的化学信号物质,进而指导昆虫完成求偶,躲避天敌等生命活动。近些年来,随着转录组测序技术的日益发展,许多昆虫的嗅觉家族相关基因已被鉴定。而性信息素结合蛋白(pheromone binding protein, PBPs)因其功能的特殊性与重要性,一直以来备受研究者的关注。目前,丰富的科学手段,例如电压钳,RNAi,EAG等已为嗅觉蛋白功能做出了不同的阐述,并有一些新的发现,但目前尚存在一些问题亟待解决。笔者根据国内外近些年的研究进展,从昆虫性信息素结合蛋白的理化性质、不同组织表达模式及其与其他嗅觉相关蛋白之间的关系等方面进行了综述。     

Co-IP联合质谱分析筛选中华蜜蜂气味受体OR1和OR2的互作蛋白

【目的】中华蜜蜂（Apis cerana cerana）是我国特有的蜜蜂品种,其高度灵敏的嗅觉系统能在复杂气味环境中识别群体内化学信号以及区分食物源散发的特异性气味分子,气味受体（Odorant receptors, ORs）在中蜂识别气味分子的行为过程中起到了重要而又关键的作用。通过分析筛选OR1和OR2的互作蛋白,为深入探究OR1和OR2蛋白在蜜蜂嗅觉系统中的功能提供理论依据。【方法】通过构建OR1和OR2基因的真核表达载体pFastBac-OR1和pFastBac-OR2载体,转染Sf9细胞,提取细胞总蛋白,利用免疫共沉淀（Co-IP）联合质谱分析技术筛选鉴定与OR1和OR2互作的细胞蛋白,并对这些互作蛋白进行GO功能注释、 KEGG信号通路和蛋白互作网络分析。【结果】IP组和IgG组重组蛋白在细胞内得到正确表达,利用Co-IP联合质谱分析技术共筛选到273个与OR1互作的细胞蛋白和204个与OR2互作的细胞蛋白,主要为微管蛋白、热休克蛋白、核糖体蛋白等。对这些蛋白进行GO功能富积分析,发现这些蛋白质涉及多种生物学功能,包括RNA剪接、核糖体和能量运输有关。KEGG信号通路分析结...     

中华蜜蜂OBP17基因CDS序列及其表达与抗螨性状的相关性

OBP17是蜜蜂气味结合蛋白质(odorant binding proteins,OBPs)家族中的成员,参与气味分子的识别,对嗅觉起重要作用。蜜蜂的抗螨性状与嗅觉密切相关,为研究蜜蜂OBP17基因的功能及其与抗螨性状的相关性,以中华蜜蜂头部组织c DNA为模板,PCR扩增OBP17基因完整CDS序列,利用生物信息学方法分析CDS序列及其编码的氨基酸序列,利用RT-PCR方法检测OBP17基因在不同抗螨性状的中华蜜蜂头部组织中的相对表达量。结果表明,OBP17基因CDS全长为408 bp,编码135个氨基酸的分泌性蛋白,无跨膜螺旋,是比较保守的基因;RT-PCR检测结果显示,在蜂螨胁迫下的中华蜜蜂头部组织中,OBP17基因的表达量显著高于未受胁迫的抗性群体及受到同等蜂螨胁迫的敏感性群体。中华蜜蜂OBP17基因的表达变化与蜂螨感染过程相关,说明OBP17基因在中华蜜蜂的抗螨行为中起重要作用。     

光肩星天牛mRNA差异显示体系的建立与触角差异表达基因的筛选

【目的】建立一套适合光肩星天牛的mRNA差异显示(DDRT-PCR)体系,并对光肩星天牛触角差异表达基因进行初步研究。【方法】以光肩星天牛雌、雄个体的触角和去触角的身体部分为材料,对影响mRNA差异显示体系的主要因子进行优化,并研究了其差异表达基因。【结果】建立了适合光肩星天牛mRNA差异显示的反应体系,并筛选得到最适的PCR退火温度。使用此体系分离得到28条触角差异表达基因片段,其中9个片段的翻译产物分别与觅食相关蛋白、MYB转录因子、β-乙酰葡萄糖胺转移酶、化学感受蛋白11、表皮蛋白peritrophins1-I、甘油激酶、抗菌肽Alo-3、26S蛋白酶体(非ATP酶亚基12)和清道夫受体等已知蛋白有较高的同源性。【结论】利用建立的DDRT-PCR体系对供试材料进行扩增,扩增产物条带丰富且清晰,可用于分离差异表达基因,得到的触角差异显示基因可能参与了光肩星天牛的嗅觉识别过程。