介导两种舟蛾生殖隔离的信息素受体选择性识别机制
批准号:
32101528
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:
顾天滋
依托单位:
学科分类:
森林培育学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
顾天滋
中文摘要
信息素受体(PR)作为昆虫识别性信息素的关键蛋白,是决定雄蛾能否准确识别配偶的关键因子。申请人前期研究发现,杨小舟蛾和仁扇舟蛾常混合发生,且存在高度保守的PR基因,表明二者信息素组分具有相关性,但田间诱捕实验中无交叉引诱现象。故推测两种舟蛾的PR对性信息素组分的选择性识别是维持二者种间生殖隔离的重要原因,但其选择性识别机制尚不清楚。本项目已通过转录组测序及系统发育分析完成了两种舟蛾PR基因鉴定;拟采用分子对接模拟两种舟蛾PR与已报道舟蛾类性信息素成分的结合,根据结合能力初步筛选对杨小舟蛾性信息素组分Z13,E15-18:Ald具有结合能力的PR,并反向推导仁扇舟蛾性信息素活性成分的化学结构;最后结合异源表达、RNAi、触角电生理以及行为学实验,对筛选出的PR进行生理功能研究,阐明其对性信息素的选择性识别机制。从化学生态学角度揭示介导两种舟蛾生殖隔离的分子机理,为开发绿色防控技术提供新思路。
英文摘要
Pheromone receptor (PR) is a key factor in mate recognizing, since they play important role in pheromone detection of male moth. The applicant found that Micromelalopha troglodyta and Clostera restitura often appear together, and share several highly conservative PRs, indicate the relevance in pheromone components, nevertheless, no overlap was found in field experiments. Suggests that the selective detection of PRs to pheromone components is a significant cause to the maintenance of reproductive isolation, however, the selective detection mechanism is unclear. In this study, PR genes have been identified by RNA-Seq and phylogenetic analysis; Molecular docking will be applied to simulate the binding of PRs to pheromone components and their isomers from Notodontidae, in order to find out the specific PR which involved in Z13,E15-18:Ald detection, and to predict the potential pheromone components of C. restitura; Then the physiological function of pheromone receptors will be uncovered in vitro and in vivo to explore the selective detection of pheromone. The results will reveal the selective detection mechanism of sex pheromone that mediate the reproductive isolation of two Notodontidae species and provide a new idea for developing green control techniques.
信息素受体(PR)作为昆虫识别性信息素的关键蛋白,是决定雄蛾能否准确识别配偶的关键因子。前期研究发现杨小舟蛾和仁扇舟蛾在林间常混合发生,且两者气味受体基因高度保守,暗示其信息素组分具有相关性,但林间诱捕实验无交叉引诱现象,表明两者具有严密的性信息素选择性识别机制。目前 Z13,E15-18:Ald 已被证实为杨小舟蛾性信息素活性成分,仁扇舟蛾性信息素成分尚未明确。.本项目通过转录组测序、序列比对、系统发育分析鉴定了两种舟蛾的气味受体(OR)基因;结合系统发育分析和基因表达模式分析初步鉴定候选PRs;通过原核表达和荧光竞争结合试验明确与 Z13,E15-18:Ald 具有结合能力的信息素结合蛋白(PBP);对两种舟蛾候选PRs进行三维建模和分子对接,模拟PRs 与 Z13,E15-18:Ald的结合,进一步明确参与杨小舟蛾性信息素识别的PR和参与仁扇舟蛾识别种间信息化合物的关键PR;通过酵母双杂交试验验证了仁扇舟蛾信息素识别相关蛋白间的相互作用。研究结果如下:(1)鉴定到的81个仁扇舟蛾ORs 中有31个具有完整编码区序列;58个杨小舟蛾ORs 中有46个具有完整编码区序列。(2)系统发育分析结合基因表达模式分析初步获得仁扇舟蛾的候选PRs:CresOR33/35/37/42/45/48/55/56,杨小舟蛾候选PRs:MsieOR18/20/22/25/30/31/39/41。其中CresOR48/55与MsieOR18/20/25 聚集在 Classical PR 家族,可能参与识别 Type I 型性信息素(3)荧光竞争结合试验结果显示MsiePBP2与Z13,E15-18:Ald具有较强的结合能力且第75位的丝氨酸是其关键结合位点。(4)分子动力学试验结果表明杨小舟蛾MsieOR20是参与杨小舟蛾雄虫识别性信息素从而定位配偶的关键信息素受体,CresOROR56是参与仁扇舟蛾雄虫识别种间信息化合物的信息素受体(5)酵母双杂交试验结果表明CresOROR37/42/56均有可能参与仁扇舟蛾雄虫的性信息素识别过程。.本研究利用反向化学生态学手段确定了参与杨小舟蛾性信息素识别的关键受体以及仁扇舟蛾的候选PRs,初步揭示了介导两种舟蛾生殖隔离的性信息素识别关键基因,为进一步开发针对此类害虫的新型防控技术提供靶标基因。
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