舞毒蛾嗅觉气味受体蛋白及其特异配体的研究

舞毒蛾是北美重大植物检疫对象之一，已成为我国发展对美等对外贸易的重大障碍。为了防范舞毒蛾感染船舶传入北美，科学准确地监测港口及相关地区发生水平非常重要。现有诱剂的诱集效率不够理想，且仅对雄虫有诱集作用。昆虫嗅觉气味受体蛋白是嗅觉化学信号传导过程中的关键组分，其生理生化特性的研究将有利于开发对雌雄虫能高效诱集的物质。昆虫中关于受体蛋白与特异配体的关系研究还处于起步阶段，舞毒蛾的相关研究还未见报道，其化学信号的识别机制尚不清楚。本项目拟在申请人相关研究工作的基础上对舞毒蛾嗅觉气味受体蛋白及其可能的特异配体进行研究探索。首先鉴定得到舞毒蛾传统气味受体蛋白和Or83b家族受体蛋白，研究两类受体蛋白的关系；其次是利用电生理和荧光结合的方法探讨两类受体蛋白与性信息素及其类似物相关配体的关系；最后力争明确对雌雄虫均能高效诱集的特殊化合物，为新型诱剂的研发奠定基础。

本项目通过研究舞毒蛾嗅觉气味受体蛋白和性信息素结合蛋白的信号识别机制，筛选高效诱集舞毒蛾雌雄成虫的物质，具体研究成果如下：. 通过分子生物学方法鉴定得到了舞毒蛾嗅觉受体蛋白OR83b，通过序列比对，发现舞毒蛾OR83b蛋白氨基酸序列与近缘种灰翅夜蛾（Spodoptera littoralis Or83b）的同源性高达89％，与鞘翅目台湾黑金龟(Holotrichia plumbea Or83b)同源性高达64％，与已经报道的其他昆虫的嗅觉受体同源性都在60％以上。该结果已投《稿应用昆虫学报》，已录用。. 通过扫描电镜和透射电镜对舞毒蛾触角化学感器的类型进行分析，结果表明，舞毒蛾雌雄触角上的均存在4种感器，即毛形感器、锥形感器、腔锥形感器、刺形感器，其中毛形感器最发达，为嗅觉受体蛋白及性信息素结合蛋白免疫定位工作奠定基础。该结果已经发表：《舞毒蛾触角感器的超微结构观察》，植物保护，2013，39（3）：120-123。. 通过生物信息学方法对舞毒蛾性信息素结合蛋白PBP1和PBP2进行了三维结构建模，得到了具有一定可信度的高级结构。利用分子对接技术，基于PBPs的高级结构，对小分子化合物库进行了对接分析，筛选出了一些高亲和力的化合物，并分析了化合物与蛋白的可能的互作位点；利用定点突变的生物学技术获得LdisPBP1的4个点突变蛋白：F36A、Y41A、F76A、K94A和LdisPBP2的3个点突变蛋白：G49A、F76A、K121A。荧光竞争结合实验测定了突变体蛋白与化合物分子的结合能力，结果表明LdisPBP1的Y41、F76和LdisPBP2的G49、F76可能是参与蛋白与化合物分子互作的关键位点。该结果已经在International Journal of Biological Science发表1篇SCI论文，已投稿Journal of Applied Entomology 1篇SCI论文。. 对筛选得到的化合物分别在2011和2012年进行野外诱捕试验，发现化合物CA-074甲酯不但与嗅觉蛋白PBP1和PBP2具有较高的亲和力，在野外诱捕试验中，诱捕数量也明显高于阳性对照，即舞毒蛾性信息素，化合物CA-074甲酯很可能做为新型的舞毒蛾诱剂化合物，但需要进一步的林间试验进行验证。该化合物已经申请国家发明专利，并获授权。