小菜蛾性信息素受体和结合蛋白的功能及相互作用

小菜蛾性信息素受体和结合蛋白的功能及相互作用昆虫在自然界中数量的繁盛在某种程度上归功于它们生存和生殖过程中至关重要的生理功能——高度灵敏的嗅觉系统。昆虫利用这个灵敏的嗅觉系统在自然界成千上万种气味中辨别出自己倾向或者偏爱的气味成分，从而引起特定的生理和行为反应，如定位寄主食物和栖息场所、探求配偶、交配并产卵、躲避天敌等。

目前小菜蛾已经取代菜青虫成为十字花科蔬菜上的第一大害虫，小菜蛾的反应灵敏、易躲避敌害、交配速度快等特性，离不开其灵敏的嗅觉系统。从嗅觉机制入手，对小菜蛾的性信息素相关蛋白进行研究，可以为进一步开发高效的小菜蛾性诱剂、控制小菜蛾种群数量奠定理论基础。

本文鉴定了小菜蛾的性信息素结合蛋白(pheromone bindingproteins, PBPs)和性信息素受体(pheromone receptors, PRs)，并较为深入地研究了其表达模式和功能，同时初步地研究了PBPs和PRs的互作，主要研究结果包括：1.鉴定了小菜蛾全部三个性信息素结合蛋白基因(PxylPBP1，PxylPBP2和PxylPBP3)，并对其功能进行了研究。首先通过分子克隆得到PBP基因，同时组织表达谱分析结果表明，三个PBP基因主要在小菜蛾触角中表达，而且PxylPBP1基因和PxylPBP3基因在触角中的表达量均为雄虫显著高于雌虫。

荧光竞争结合实验结果表明，三种PBP蛋白对四种性信息素组分均有很强的结合能力，PxylPBP3对最主要的性信息素成分Z11-16:Ald结合能力最强，而PxylPBP1和PxylPBP2则分别对Z11-16:OH和Z9-14:Ac结合能力最强。三种PBP 蛋白对性信息素类似物也具有较强的结合能力，同时类似物碳链上的不饱和双键存在与否显著地影响了类似物与PBP蛋白的结合能力。

虽然荧光竞争结合实验的结果表明三种PBP蛋白对性信息素及其类似物有相当的结合能力，但是触角电位实验的结果却是小菜蛾雄虫触角只对性信息素成分有显著的反应。2.鉴定了小菜蛾六个性信息素受体基因(PxylOR1，PxylOR3-7)，并对其功能进行了研究。

通过本实验室小菜蛾触角转录组的测序结果筛选得到六个PR基因，它们在系统进化树中聚在性信息素受体一支。组织表达谱分析中，六个基因雄虫触角高表达的特征进一步确定了它们为PR基因。

在爪蟾卵母细胞结合双电极电压钳的实验中，我们发现性信息素成分

Z11-16: Ald为受体PxylOR1的特异性配体，PxylOR4既对性信息素成分Z9-14: Ac有较强烈的反应也对性信息素类似物Z9, E12-14: Ac有强烈反应，但是PxylOR4对性信息素成分Z9-14: Ac反应更灵敏。在原位杂交实验中，PxylOR4与PxylOR1一样，仅在雄虫触角长毛形感器下方有信号的存在。

3.我们尝试利用爪蟾卵母细胞结合双电极电压钳初步研究了PBPs和PRs的互作对于PRs感受性信息素成分的影响。对于PxylOR1，PxylPBP1和PxylPBP3可以增强异源表达细胞对Z11-16:Ald反应灵敏度一个到两个数量级；对于PxylOR4，三个PxylPBPs都可以增强异源表达细胞对Z9-14: Ac的反应灵敏度，然而对性信息素类似物Z9, E12-14: Ac的反应强度则明显下降。

结合第二章和第三章实验结果，我们推断激活感觉神经元膜上的PRs需要PBP/性信息素复合体组成正确的构象。鳞翅目昆虫的PBPs与其性信息素成分可以形成正确的构象，而该性信息素变成与之结构类似的类似物之后，复合体的构象可能发生了变化，继而影响到下游PRs的激活。