基于觸角轉(zhuǎn)錄組的麥長管蚜OBPs和CSPs基因鑒定及表達(dá)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(yán)重影響小麥的品質(zhì)和產(chǎn)量。目前生產(chǎn)上防治技術(shù)主要以化學(xué)防治為主，產(chǎn)生了多重的負(fù)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(shù)研發(fā)與應(yīng)用受到廣泛的重視，其中利用植物或蚜蟲報(bào)警外激素等揮發(fā)物的驅(qū)避害蟲及引誘天敵的推拉技術(shù)成為研究熱點(diǎn)。
　　觸角是昆蟲主要感知揮發(fā)物的器官，對(duì)于昆蟲觸角

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

3、無翅成蚜及各齡期若蚜觸角的超顯微結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察；對(duì)有翅和無翅孤雌成蟲觸角進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，鑒定其OBPs和CSPs；利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)（qPCR）對(duì)鑒定的OBPs和CSPs表達(dá)譜進(jìn)行分析。取得如下主要研究結(jié)果：
　　對(duì)麥長管蚜各齡若蚜及有翅無翅成蚜觸角感器超的微結(jié)構(gòu)觀察結(jié)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(gè)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(duì)一致，但數(shù)量上存在差異，有翅成蚜次生感覺圈有7-13個(gè)，無翅成蚜有1-5個(gè)。而若蚜的觀察結(jié)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(shù)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(gòu)建了兩個(gè)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(tái)，對(duì)有翅無翅成蟲觸角 cDNA文庫進(jìn)行測序，得到133,331個(gè) unigenes，平均長度為594 bp，轉(zhuǎn)錄本147,665個(gè)，平均長度為652bp。之后將得到的轉(zhuǎn)錄本在七大數(shù)據(jù)庫（Nr, Nt, Pfam, KOG/COG, Swiss-prot, KEGG和GO數(shù)據(jù)庫）中的注釋情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。利用注釋信息及tBLASTx技術(shù)，注釋并鑒定得到12個(gè)典型OBPs，1個(gè)Plu

6、s-C OBP和5個(gè)CSPs，其中6個(gè)OBPs和3個(gè)CSPs為麥長管蚜中首次發(fā)現(xiàn)。從信號(hào)肽預(yù)測、保守結(jié)構(gòu)域和構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹對(duì)序列進(jìn)行了分析。
　　利用 qPCR技術(shù)，對(duì)上述鑒定的 OBPs和 CSPs基因進(jìn)行不同齡期及不同組織的表達(dá)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(jié)果顯示，蚜蟲SaveOBPs和 SaveCS

7、Ps基因表達(dá)量在不同組織及不同發(fā)育階段存在明顯差異。在對(duì)有翅無翅成蚜各組織的相對(duì)定量的分析中發(fā)現(xiàn)，7個(gè) OBPs（SaveOBP6、SaveOBP7、SaveOBP9、SaveOBP10、 SaveOBP13、SaveOBP14和 SaveOBP15）和1個(gè)CSP（SaveCSP1）在觸角中高表達(dá)，推測這些基因在蚜蟲嗅覺識(shí)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(dá)；SaveOBP2還主要在有翅無翅成蚜頭中表達(dá)；SaveOBP1在頭，胸和腹中的表達(dá)量顯著高于在觸角和足中的表達(dá)量， SaveOBP3, SaveOBP4, SaveCSP3和 SaveCSP4在全身各組織中均有表達(dá)。在不同組織及不同發(fā)育階段中 OBPs和 CSPs表現(xiàn)出了復(fù)雜的表達(dá)分布特性，受不同發(fā)育階段所調(diào)控，在調(diào)控蚜蟲行為中可能行駛了多種不同的職責(zé)。這些結(jié)果都將對(duì)后續(xù)麥長管蚜 SaveOBPs和 SaveCSPs功能研究提供了