小菜蛾信息素结合蛋白的功能研究

小菜蛾Plutella xylostella是世界性的重要蔬菜害虫，利用性信息素防治小菜蛾是综合防治中重要的措施之一，但不同地区诱芯组成存在差异，且有关性信息素通讯的分子机制仍然不是十分清楚，目前普遍认为气味结合蛋白在昆虫的嗅觉反应过程中起着重要的作用。为此，本项目拟在克隆小菜蛾信息素结合蛋白基因（PBPx）的基础上，测定信息素结合蛋白与性信息素分子之间的结合能力，分析PBPx的时空表达与不同地理种群成虫行为即不同地理种群小菜蛾性信息素组成差异的相关性，以期为明确信息素结合蛋白在小菜蛾感受性信息素中的功能，丰富昆虫嗅觉感受的分子机制，并为利用性信息素防治害虫提供分子生物学和生物化学基础。

昆虫在长期进化过程中，形成了高度专一、灵敏的嗅觉感受系统，并由此来寻找食物和配偶、搜寻产卵及生殖场所、躲避外界不利环境的伤害等。气味结合蛋白（OBP）和气味分子间的作用是昆虫嗅觉神经传递的关键步骤。信息素结合蛋白（PBPs）对信息素的特异的结合能力是雄性昆虫感受雌性性信息素的基础。为了探究信息素结合蛋白在小菜蛾寻找配偶中的作用，本研究构建了小菜蛾Est库，并分析从中得到了小菜蛾嗅觉相关蛋白基因的全长序列或片段，为研究小菜蛾嗅觉机理提供了基础；克隆得到小菜蛾信息素结合蛋白（PxylPBP1、PxylPBP2和PxylPBP3）的全长基因，并对PxylPBP2和PxylPBP3进行了体外重组表达、纯化，得到PxylPBP2和PxylPBP3的纯化蛋白，研究了其对小菜蛾性信息素成分【（顺-11-十六碳烯醛（Z11-16:Ald）、顺-11-十六碳烯乙酸酯（Z11-16:Ac）和顺-11-十六碳烯醇(Z11-16:OH)】和绿叶挥发物【叶醇（Z-3-hexen-1-ol）、乙酸叶醇酯（Z-3-hexenol-acetate）和青叶醛（E-2-hexenal）】的结合能力，以及pH值对PxylPBP2和PxylPBP3结合性信息素成分能力的影响，结果发现，PxylPBP2和PxylPBP3不仅对性信息素成分具有很强的结合能力，同时对绿叶挥发物均具有很强的结合能力；PBPs对气味的结合能力受pH值得影响，在弱碱（pH7.4）时，PxylPBP2和PxylPBP3对性信息素成分的结合能力最强，在pH8.0时略有降低，在强酸（pH4.5）时，PxylPBP2和PxylPBP3对性信息素成分基本没有结合能力。同时克隆得到小菜蛾神经元膜蛋白（PxylSNMP1）基因全长，序列分析发现其具有昆虫神经元膜蛋白的典型特征，具有2个跨膜区。以上结果为深入研究昆虫的嗅觉机制提供了理论基础。