棉铃虫性信息素编码的细胞和分子基础

采用原位杂交技术定位性信息素受体和结合蛋白在毛形嗅觉感受器中的表达；用单细胞记录技术查明棉铃虫触角上毛形感器中的神经类型及其与棉铃虫识别性信息素组分的对应关系；用Xenopus oocyte系统结合双电极电压钳研究所有性信息素受体的功能；将性信息素受体基因导入果蝇"empty neuron"中表达，创建转基因果蝇品系，用单细胞记录系统测定性信息素受体识别性信息素组分的特异性和敏感性；在细菌中表达和纯化棉铃虫性信息素结合蛋白（PBP），并在体外和体内表达系统中研究纯化的PBP在受体识别性信息素中的作用。本研究将建立棉铃虫编码性信息素的外周嗅觉神经和分子图谱，阐明棉铃虫识别性信息素的高度特异性和灵敏性的分子机制，为从分子水平筛选和设计比性信息素更有效的引诱剂、交配干扰剂和嗅觉封闭剂提供理论依据。

利用二代测序技术测定了棉铃虫雌、雄蛾触角转录组，通过生物信息学分析结合RACE技术从棉铃虫雄蛾触角中克隆了所有的性信息素受体基因及性信息素结合蛋白基因。利用real-time PCR测定了这些基因在不同组织中的表达谱，结果表明这些基因在雄虫触角中高表达。通过原核表达、分离纯化结合荧光竞争实验测定了3个PBP与性信息素的结合功能。利用爪蟾卵母细胞体外表达系统结合双电极电压钳电生理记录研究了所有性信息素受体的功能及其与气味结合蛋白的互作对性信息素组分的识别作用。最后我们在果蝇突变体中表达了所有的性信息素受体基因，研究了这些基因在果蝇体内的功能，结果表明在这两个系统中测定的性信息素受体基因的功能非常相似。本研究初步阐明了棉铃虫识别性信息素的高度特异性和灵敏性的分子机制，为从分子水平筛选和设计比性信息素更有效的引诱剂、交配干扰剂和嗅觉封闭剂提供了理论依据。