苜蓿蚜感受报警信息素的分子机理研究

Aphis medicaginis Koch is one of the most important pests in cultivated alfalfa. Most of aphid behaviors are regulated by pheromones which are perceived via olfactory system. The detection of alarm pheromone is the unique behavior in aphid to escape danger. Odorant-binding proteins(OBPs), Chemosensory proteins(CSPs) and Olfactory Receptors(ORs) are assumed to involve in the alarm pheromone perceiving in aphid. To investigate the candidate OBPs，CSPs and Ors involved in the alarm pheromone detection, we decided to characterize the expression of OBPs，CSPs and Ors in aphid antennae with real time PCR, in-situ hybridization and immunohistochemistry. In this project, we will use fluorescent binding assay to screen the chemicals, which will be useful for selecting suitable chemicals to control aphid. Our work aims to provide the base for regulating the aphid population on molecular level in the future.

苜蓿蚜是豆科牧草的主要害虫之一。蚜虫的很多为害行为都受到其嗅觉感受系统的调控。其中蚜虫对报警信息素的嗅觉感受，是蚜虫所特有的应对危险的重要行为之一。 本研究拟以苜蓿蚜为研究对象,对蚜虫感受报警信息素过程中起到重要作用的气味分子结合蛋白，化学感受蛋白和嗅觉受体蛋白因子进行研究，通过实时定量PCR、原位杂交等多种分子生物学技术研究气味分子结合蛋白基因，化学感受蛋白基因和嗅觉受体蛋白基因在蚜虫中的表达。通过免疫定位进一步研究这三类蛋白在蛋白水平的表达定位，同时深入研究气味分子结合蛋白，化学感受蛋白与报警信息素及其类似物的结合反应，为筛选控制蚜虫的适合药物提供帮助。 本研究将有利于我们从分子水平深入了解蚜虫嗅觉传递机制，通过干扰蚜虫的嗅觉感受过程来调节蚜虫种群的行为，为有效控制蚜虫为害提供重要的理论依据。

蚜虫是苜蓿主要害虫之一，蚜虫危害后不仅导致苜蓿产量和营养价值降低，而且还会传播苜蓿花叶病毒等病毒。传统的化学防治不仅使蚜虫抗性增加，增加生产投入，还会对环境造成威胁。如何安全有效的控制蚜虫为害，探索蚜虫防治的新途径，是亟待解决的问题。蚜虫的很多行为受到其嗅觉系统的调控，其中蚜虫对报警信息素的嗅觉感受，是蚜虫所特有的应对危险的重要行为之一，而触角是昆虫主要的嗅觉器官。采用扫描电镜结合投射电镜明确了蚜虫触角感器类型和其结构，起到嗅觉作用的感器是初生感觉圈和次生感觉圈的板型感器。化学免疫细胞定位结果表明：感知苜蓿斑蚜报警信息素香叶烯A是OBP6和OBP8。.[反]-β-法尼烯（EβF）是大多数蚜虫报警信息素的主要甚至唯一成份。通过将黄花蒿（Artemisia annua Linn.）EβF合成酶基因（AaEβF）转入紫花苜蓿，探究了AaEβF基因在转基因苜蓿中转录水平及蛋白水平上的表达，并初步探索了该基因的抗蚜等功能。实时荧光定量qPCR检测结果表明AaEβF基因在茎叶中均有表达，且叶片中表达量较高；Western blot检测表明AaEβF合成酶基因在转基因株系叶片中蛋白水平上的表达。亚细胞定位结果显示发现AaEβF基因定位于细胞质和细胞核中，而在AaEβF基因5'端加入前导肽序列后，CTP-AaEβF基因则定位在叶绿体膜上。蚜虫行为学结果显示，转基因苜蓿对蚜虫表现出了一定的驱避效果。.蚜虫生活史复杂，具有典型的扩散多型性。利用相对和绝对定量同位素标记技术（iTRAQ）对豌豆蚜翅成蚜、无翅成蚜、四龄翅蚜和四龄无翅蚜进行蛋白标记，分析了有翅蚜和无翅蚜在蛋白水平上的表达差异。在两个发育阶段总共鉴定到差异蛋白总846个。对差异蛋白进行了GO和KEGG富集分析，结果显示：（一）差异蛋白参与能量的代谢，脂质和糖原为翅蚜的发育和扩散提供能量来源；（二）差异蛋白参与氨基酸的生物合成与代谢，核糖体蛋白在翅蚜的发育和迁移中起到至关重要的作用；（三）差异蛋白参与信号感受和转导。