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1、豌豆蚜感受報警信息素的分子機制研究StudyontheMolecularMechanismoftheAlarmPheromoneencodinginPeaAphid作者姓名:陸劍專業(yè)名稱:農業(yè)昆蟲與害蟲防治指導教師:席景會教授學位類別:農學碩士答辯日期:2015年6月1中文摘要豌豆蚜感受報警信息素的分子機制研究昆蟲依靠靈敏的嗅覺系統(tǒng)來感知環(huán)境中特異性氣味分子,進而啟動相應的行為反應,例如尋找食物、尋找產卵或生殖場所、逃避天敵等。蚜蟲是農業(yè)和林業(yè)上重要的害蟲,其在受到外界威脅時會分泌一種報警信息素,這種報警信息
2、素的主要成分是(E)-β-farnesene(EBF),它不僅可以有效防止蚜蟲聚集、控制蚜蟲數(shù)量,而且為天敵搜尋蚜蟲提供了可靠的線索。闡明蚜蟲識別報警信息素的分子機制,可以為從分子水平篩選和設計比EBF更穩(wěn)定的、不易揮發(fā)的蚜蟲報警信息素類似物。本實驗室從棉蚜和豌豆蚜基因組中鑒定了全部的氣味結合蛋白和氣味受體家族基因。本文建立了蚜蟲RNAi干擾的方法,通過比較基因組學結合RNAi和行為測定等技術初步明確了蚜蟲識別報警信息素的分子機制。主要研究結果如下:1.明確了豌豆蚜通過嗅覺受體識別報警信息素。從豌豆蚜觸角中鑒
3、定和克隆了非典型氣味受體Orco基因,研究了Orco基因的時空表達譜,明確了Orco基因主要在蚜蟲觸角中表達。體外合成Orco基因dsRNA,注射后72h,Orco基因相對表達量與對照相比下降了50%左右,觸角電位記錄結果表明注射了dsRNA的蚜蟲對EBF的反應顯著減弱,Y型管行為實驗結果顯示,注射了dsRNA的蚜蟲對EBF沒有趨避行為。2.利用RNAi技術證明OBP3和OBP7基因在豌豆蚜體內參與了對報警信息素EBF的識別。單獨注射OBP3或OBP7的dsRNA,雖然基因表達量顯著下降,但是豌豆蚜對EBF的
4、趨避行為和EAG反應與對照組相比都沒有顯著性差異。同時注射OBP3和OBP7的dsRNA,處理組蚜蟲對EBF喪失了趨避行為,相應的EAG反應顯著減弱。3.兩個嗅覺受體基因參與豌豆蚜對報警信息素EBF的識別。單獨注射OR5或OR20的dsRNA,基因表達量顯著下降,而且豌豆蚜對EBF的趨避行為和EAG反應顯著減弱。利用EAG玻璃電極遮蓋豌豆蚜觸角第五第六節(jié)的EAG實驗表明,豌豆蚜II觸角感受EBF的部位主要在觸角頂端兩節(jié)。實時熒光定量PCR檢測到這兩條基因在豌豆蚜觸角中高度表達。關鍵詞:豌豆蚜;報警信息素;RN
5、Ai;行為學;EAGIIIAbstractStudyontheMolecularMechanismoftheAlarmPheromoneencodinginPeaAphidInsectsdependonasensitiveandhighlyspecificolfactorysystemtosencethousandsofodorsintheenvironmentaroundthem.Theseodormoleculesenterthesensillumlymphandbindtoodorant-binding
6、proteins(OBPs),whichthentransporttheodorstothereceptorsitesforfurtherstimulation.Ligand-gatedionchannelcomposedofOrcoandORcanbeactivatedbyodorsandgeneratepotentialforsignaltransduction,whichcanelicitcorrespondingbehavioroftheinsects.Aphidsareoneofthemostdes
7、tructiveagricultureandforestpests.Whenthreatened,theycanreleasethealarmpheromone,ofwhichthekeycomponentis(E)-β-farnesene(EBF).Thealarmpheromonenotonlyplaysanimportantroleincontrollingaphidpopulation,butalsoservesasacluefortheirnaturalenemiestofindthem.Inpre
8、liminarystudy,avoidantbehaviorofAcyrthosiphonpisumadultstoEBFhasbeenobservedthroughY-tubeolfactometerbioassay.TodemonstratethemechanisminvolvedinEBFperceptionoftheaphids,wefurtherconductfunctionalstudy