基于转录组测序的中华蜜蜂触角ORs差异表达基因的特性与功能初探

Olfaction plays a vital role in the survival and reproduction in insects. Olfactory recognition mechanism of insect has long been a focus of concern and research. In this project, Unigene databases were established based on the transcriptome sequencing of worker bee antennae from 4 developmental stages of Apis cerana cerana. Olfactory recognition related genes and highly differential expression OR genes were screened out via sequence alignment and functional annotation. The relative expression levels in different tissues and developmental stages of differential expression OR genes using qRT-PCR to explore their expression profiles. In order to explicit the ligand binding properties of the ORs, the corresponding relationships between the ORs and a variety of potpourri and pheromone using Xenopus laeois oocyte expression system combined with the two-electrode voltage clamp recording technique. Results of this project are important to clarify the role of ORs in olfactory recognition and reveal the potential relations to the labor division of worker bees. Meanwhile, it could provide more theoretical evidence for olfactory recognition mechanism of Apis cerana cerana.

嗅觉在昆虫的生存和种群繁衍中具有重要作用，昆虫的嗅觉识别机制长期以来一直是人们关注和研究的热点。本项目在中华蜜蜂4个不同发育阶段工蜂触角转录组测序为基础上，建立了中蜂触角Unigene库。通过序列比对与功能注释，挖掘出与嗅觉识别相关的基因，以及筛选出气味受体（odorant receptor, ORs）高度差异表达的基因。采用荧光定量 qRT-PCR技术检测ORs差异表达基因在不同发育阶段、不同组织中的相对表达量，以探究各ORs差异表达基因的时空表达特性；利用非洲爪蟾卵母细胞表达体系结合双电极电压钳记录技术检测ORs差异表达基因与多种花香及信息素气味分子间的对应识别关系，以明确各ORs的配体结合特性。本项目研究结果对于阐明ORs在嗅觉识别中的作用，揭示其与工蜂劳动分工之间的潜在关系具有重要意义，同时可以为进一步研究中华蜜蜂的嗅觉识别机制提供更为丰富的理论依据。

嗅觉在昆虫的生存和种群繁衍中具有重要作用，昆虫的嗅觉识别机制长期以来一直是人们关注和研究的热点。本项目在中华蜜蜂4个不同发育阶段工蜂触角转录组测序的基础上，建立了中蜂触角基因库。首先，通过序列比对与功能注释，挖掘出与嗅觉识别相关的基因109个，其中包含17个气味结合蛋白基因（OBPs），6个化学感受蛋白基因（CSPs）, 74 个气味受体基因（ORs），10个亲离子受体基因（IRs）和 2个神经元膜蛋白基因（SNMPs）。筛选出6个具有差异表达的ORs基因。其次，采用qRT-PCR技术检测了各ORs差异表达基因在不同发育阶段、不同组织中的相对表达量，荧光定量检测结果一方面验证了转录组数据的可靠性，另一方面丰富了中蜂ORs基因的时空表达数据。最后，利用触角电位技术筛选出8种触角反应较敏感的气味物质，利用Sf9异源细胞表达体系结合钙离子成像技术检测Or141和Or167与气味分子的结合特性，初步鉴定Or141为广谱气味受体，Or167为窄谱气味受体。本项目研究结果对于阐明中蜂ORs在嗅觉识别中的作用提供了研究方法及理论依据。