橡胶材小蠹识别巴西橡胶树挥发物的分子机制研究
批准号:
32060644
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
34.0 万元
负责人:
周祥
依托单位:
学科分类:
作物、生物因子互作与生态调控
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
周祥
中文摘要
天然橡胶产业是我国不可替代的民族产业,巴西橡胶树是人工栽培的重要产胶植物,橡胶材小蠹是钻蛀橡胶树干的重要害虫。本项目以橡胶材小蠹和巴西橡胶树为研究对象,采用气相-液相质普分析、昆虫电生理、RACE-PCR、二代转录组测序等技术,分离鉴定巴西橡胶树受机械损伤后皮层和木质部产生的挥发性物质、测试该类物质对橡胶材小蠹的行为活性、观察橡胶材小蠹触角感受器的结构类型、从触角中提出鉴定嗅觉相关基因,并对气味结合蛋白、化学感受蛋白的组织表达、结合特性及与配体的特异性结合机制等进行研究,以期揭示橡胶材小蠹选择巴西橡胶树干钻蛀、取食、栖息等致害机理,为后续研发引诱、或阻遏等化学生态调控技术有效治理橡胶材小蠹、保护生态环境、保障我国天然橡胶产业持续、健康发展提供理论支持。
英文摘要
The nature rubber industry is an irreplaceable national industry in China. Rubber tree Hevea brasiliensis Muell.Arg. is the most important cultivated plant for rubber production in the world. Xyleborus affinis is an important bore pest in rubber tree trunk. In the project, the molecular mechanism of reognition of volatilities in Hevea brasiliensis Muell.Arg. by Xyleborus affinis Eichhoff will be studied by the techniques of GC-MS, insect electrophysiology, RACE-PCR and second-generation transcriptome sequencing to separat and identify volatile compound which produce from mechanical injury phloem and xylem of Hevea brasiliensis tree trunk, and testing behavior activity of volatile compound to Xyleborus affinis, observing Xyleborus affinis antennal sensilla ultrastructural organization and types, and several kinds of putative olfactory genes in its antennae were identified by Illumina Mesiq transcriptome sequencing, then to study on tissue expression, binding characterization and key binding site of odorant binding proteins and chemosensory proteins. So that wishing to explain the damage mechanism of Xyleborus affinis selecting Hevea brasiliensis tree trunk to bore, feed and perch. The result will supply to chemical ecological regulation technique to entrap or stop Xyleborus affinis on rubber tree, safeguard entironment and development of natural rubber industry in China.
本项目结合形态学与分子生物学方法准确鉴定了橡胶材小蠹及其触角上感器的种类与分布,采用固相微萃取样品预处理方法和气相色谱 - 质谱(GC-MS)的方法鉴定出巴西橡胶树具有挥发性的27个组分成分,鉴定到橡胶材小蠹包含完整的开放阅读框ORF的18个气味结合蛋白(OBPs)和5个化学感受蛋白(CSPs),克隆和分析橡胶材小蠹体内高表达的XaffOBP8、XaffOBP9、XaffOBP10和XaffOBP17的cDNA序列特征,通过原核表达和亲和柱层析技术体外表达并纯化以上4个重组蛋白,并使用AlphaFold2软件构建了4个气味结合蛋白模型,运用荧光竞争结合实验测定以上4个重组蛋白的序列特征及其与15种信息化合物的结合能力,证实亮氨酸Leu114是橡胶材小蠹气味结合蛋白XaffOBP9的关键结合位点。选择高表达的橡胶材小蠹化学感受蛋白XaffCSP1~5的序列进行克隆,并对其序列进行生物信息学分析,构建了它们的蛋白模型。通过原核表达纯化出XaffCSP1、XaffCSP2、XaffCSP4和XaffCSP5的重组蛋白,通过荧光竞争结合实验对重组蛋白XaffCSP4和20种信息化合物的结合能力进行研究,并使用AutoDock Vina将XaffCSP4与挥发物并进行分子对接,明确化学感受蛋白XaffCSP4结合橡胶树挥发物的能力最强。橡胶树挥发性物质对橡胶材小蠹的电生理、行为活性研究筛选出长叶烯、P-伞花烃、十四烷、2-苯基-2-丙醇、月桂烯和十四烷等6种挥物对橡胶材小蠹具引诱作用。田间橡胶树受伤后月桂烯和十四烷含量的变化以及小蠹取得的行为反应都证实了橡胶材小蠹通过气味结合蛋白XaffOBP9、化学感受蛋白XaffCSP4识别橡胶树挥发物月桂烯和十四烷,并产生钻蛀取食的行为机制,为研发橡胶材小蠹诱捕防控技术提供理论支持。
海南胶园蚂蚁 寄生蜂捕食和寄生橡副珠蜡蚧的行为研究
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批准号:31560530
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:38.0万元
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批准年份:2015
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负责人:周祥
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依托单位:
国内基金
海外基金