绿盲蝽丁酸酯类性信息素降解酶的鉴定及在成虫求偶通讯中的功能分化研究
批准号:
32102200
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
王倩
依托单位:
学科分类:
农业昆虫学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王倩
中文摘要
性信息素的灵敏特异识别对于昆虫求偶通讯至关重要。在嗅觉信号传递的分子通路中,受体被激活后,性信息素降解酶对剩余信号分子的清除有助于快速恢复受体神经元的敏感性。目前,鳞翅目蛾类昆虫性信息素降解酶的研究较为系统,半翅目盲蝽丁酸酯类性信息素降解酶研究十分匮乏。本项目拟以半翅目重要经济作物害虫绿盲蝽为研究对象,基于前期触角酯酶鉴定与进化分析的研究基础,拟先利用荧光定量PCR分析触角酯酶的表达谱。其次,通过原位杂交与免疫组化研究触角酯酶在绿盲蝽嗅觉感器中的表达定位。最后,通过体外酶动力学及活体水平RNAi系统的研究鉴定绿盲蝽丁酸酯类性信息素降解酶BPDEs并解析BPDEs在绿盲蝽求偶通讯中的功能分化。研究预期结果一方面有助于阐明半翅目盲蝽丁酸酯类性信息素降解的分子机理,同时也为探索建立BPDEs靶向的盲蝽RNAi体系,研发相应的害虫绿色防控技术提供科学依据。
英文摘要
The sensitivity and specificity of sex pheromone recognition is crucial for insect courtship behaviors. When pheromone receptor is activated, redundant sex pheromones in the sensillum lymph need to be degraded, in which pheromone-degrading enzymes (PDEs) play key roles help recover sensory neuron sensitivity. To date, the functional studies on PDEs of hemipteran mirids remain unclear in comparison to the well-known information of PDEs in lepidopteran moths. In the current proposal, we mainly focus on PDEs of Apolygus lucorum (Meyer-Dür), one of the most serious mirid pests of multiple economic crops, based on our previously succefully identification and phylogenetic analyses of antennal carboxylesterases (AlucCXEs). First, quantitative real-time PCR experiment is used to determine the AlucCXEs’ expression profiles. Then, in situ hybridizations and immunocytochemistry labeling are employed to examine AlucCXEs’ cellular expressions among A. lucorum different antennal sensilla. Finally, the vitro enzyme activities and kinetic estimations in combination with RNA interference (RNAi) in vivo are performed to investigate substrate spectrum and functional divergence of AlucCXEs in degrading the A. lucorum butyrate sex pheromones. The expected results would identify the butyrate sex pheromone-degrading enzymes (BPDEs) and clarify the molecular mechanism of butyrate sex pheromone degradation in hemipteran mirids, which in turn help develop the new environmentally friendly pest-management strategies for regulation of A. lucorum courtship by using BPDEs as new target in RNAi experiment.
绿盲蝽近年来频繁爆发,严重危害我国农业系统大多数经济作物安全生产。研发该害虫的绿色防控技术,降低化学农药的使用对于贯彻落实绿色低碳生态理念,保障蔬菜、果树及茶叶在内的多种经济作物的品质安全至关重要。其中,针对调控其求偶交配行为是一个重要方向。在嗅觉信号传递的分子通路中,受体被激活后,性信息素降解酶对剩余信号分子的清除有助于快速恢复受体神经元的敏感性。本项目以绿盲蝽为研究对象,综合运用基因鉴定、荧光定量、分子对接及RNA干扰等技术详细研究了绿盲蝽触角酯酶在降解性信息素中的生理功能。主要取得如下实验结果:1)鉴定了绿盲蝽触角酯酶基因,通过荧光定量qRT-PCR分析了触角酯酶基因AlucCXE在绿盲蝽雌雄成虫不同组织的表达量差异,AlucCXE3、AlucCXE7 、AlucCXE16、AlucCXE18主要在雌雄触角中表达,其他组织中表达量很低;AlucCXE1、AlucCXE2、AlucCXE5、AlucCXE12除了在触角中高表达,在足中也有较高的表达。进一步发育日龄表达量差异表明AlucCXE1在雄虫触角的表达量均高于5龄若虫,且在6日龄后的雄虫触角的表达量开始下降。2)分析了绿盲蝽触角酯酶AlucCXEs与鳞翅目、鞘翅目等其他昆虫 CXEs 间的进化关系,AlucCXE1 是鳞翅目蛾类昆虫性信息素降解酶 PDEs 的直系同源基因; 3)通过构建AlucCXE蛋白模型与分子对接,AlucCXE1与丁酸酯类性信息素及蛾类昆虫不饱和醋酸酯等化合物的结合能力不同。AlucCXE1结合引诱雄虫求偶的主要成分丁酸反-2-己烯酯的能力最强,氢键是AlucCXE1与丁酸反-2-己烯酯的关键作用力,Glu475和Phe476可与丁酸反-2-己烯酯形成两个氢键。4)建立以AlucCXE为靶向的RNAi技术体系,在雄虫成功干扰了AlucCXE1,干扰后绿盲蝽雄虫触角对性信息素组分丁酸反2-已烯酯的反应显著降低。项目研究结果为建立以触角酯酶为靶向的害虫行为调控体系,研发相应的绿色防控技术提供了理论依据。
茶尺蠖Type-II环氧性信息素合成酶关键基因的鉴定及功能研究
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批准号:LQ21C140001
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2020
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负责人:王倩
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依托单位:
国内基金
海外基金