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植保所在重要天敌昆虫异色瓢虫识别挥发物的嗅觉分子机制上取得新进展

发布时间:2022年04月02日 11:04  浏览次数:107

近日,我所蔬菜害虫研究室在Frontiers in Physiology期刊上发表了题为Binding Affinity Characterization of Four Antennae-Enriched Odorant-Binding Proteins From Harmonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae)的研究论文。论文围绕重要天敌昆虫—异色瓢虫嗅觉系统开展研究,明确了异色瓢虫识别蚜虫报警信息素、水杨酸甲酯等挥发物的重要OBPs蛋白,为下一步筛选获得异色瓢虫 Harmonia axyridis 的引诱剂或驱避剂提供理论依据,同时为提升异色瓢虫的应用效果提供支撑。

异色瓢虫是一种重要的捕食性天敌,对包括蚜虫、蓟马、介壳虫在内的多种农林害虫具有很好的防控效果,被广泛应用于农业生产中。前期研究表明,异色瓢虫对多种挥发物有显著的引诱和驱避活性,包括气味结合蛋白(OBPs)在内的嗅觉系统在其中发挥重要作用。本研究选择异色瓢虫成虫4个触角特异高表达气味结合蛋白基因(OBPs)进行了功能研究,首先利用qRT-PCR检测了4个OBPs基因在异色瓢虫不同发育期的表达情况,发现4个OBPs基因在不同发育期表达量存在显著性差异,其中HaxyOBP15在异色瓢虫雌、雄成虫中显著高表达,推测该基因在异色瓢虫嗅觉识别中发挥重要作用。对4个OBPs的蛋白进行了表达纯化,并利用荧光竞争结合试验检测了4个蛋白与40种气味物质的结合特性,发现在4个OBPs中,HaxyOBP15与气味物质的结合谱较广,能与(E)-β-法尼烯、β-紫罗兰酮、α-紫罗兰酮、乙酸香叶酯、壬醛、二氢-β-紫罗兰酮、乙酸芳樟酯7种物质结合;HaxyOBP5可与水杨酸甲酯、β-紫罗兰酮和对茴香醛3种物质结合;HaxyOBP3和HaxyOBP12对测试化合物结合能力较弱,仅与β-紫罗兰酮和对茴香醛结合。并且利用同源建模和分子对接对4个OBPs蛋白结合气味物质的关键氨基酸位点进行了预测。

我所渠成博士和中国农业大学博士生杨朝凯为论文共同第一作者,罗晨研究员和中国农业大学杨新玲教授为共同通讯作者。本研究得到国家现代农业产业技术体系(CARS-24-C-03)和 国家重点研发计划(2017YFD0200400)的资助。

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图1 异色瓢虫4个气味结合蛋白与气味物质的竞争结合曲线

图2 HaxyOBP15与(E)-β-法尼烯、β-紫罗兰酮等气味物质的分子对接

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