烟粉虱MED隐种化学感受蛋白CSPs的鉴定及生理功能研究

Chemosensory proteins (CSPs) are involved in important physiological process of reactions of insects confronting environmentally chemical stimulus. The research on physiological functions of chemosensory proteins in Bemisia tabaci would provide solid basis for studying on the mechanism of perception to exoteric factors. In the current research, by analyzing transcriptome of B. tabaci MED cryptic species we obtain CSPs genes and then construct expression profiles of them under several treatments such as diverse host plant, different temperature and manipulation of insecticide. We subsequently measure the ligand-binding specificities of the CSPs to exogenous molecules in a competitive binding assay, in the combination of immuno-localization and fluorescence in situ hybridization, the binding model between CSP and such ligands as host plant volatiles and chemical insecticides will be cleared and help us to clarify the function of CSPs. Then, biological functions of the candidate CSPs genes will be checked by RNAi technique. The results will help us to understand the mechanism of the invasion and expansion of the population and would be also very important in the development of novel strategies to control and management of B. tabaci.

化学感受蛋白（CSPs）参与昆虫对外源环境因子刺激信息的重要生理过程。研究烟粉虱Bemisia tabaci (Gennadius) MED隐种CSPs的生理功能，可揭示烟粉虱对外源环境因子的感受机制。本项目通过分析转录组测序结果获得烟粉虱的CSPs基因，分别构建取食不同寄主植物、处于不同温度、化学农药修饰等不同环境因子处理下的CSPs基因表达谱；进一步通过分子对接和单多因子荧光竞争结合实验，结合免疫电镜和荧光原位杂交技术，明确CSPs与寄主植物挥发物、化学农药等配体的结合模式和功能。并采用RNA干扰技术，检测成虫选择行为变化及靶标基因抑制效果，验证CSPs的生物学功能。研究结果将有助于对烟粉虱MED隐种的种群入侵和扩张机理的认识，为制定科学的调控策略提供理论依据。

烟粉虱是世界性分布的重要农业害虫，化学感受蛋白（CSPs）参与其对外源环境因子刺激信息的重要生理过程，针对烟粉虱CSPs的研究有助于揭示烟粉虱对外源环境因子的感受机制。本研究首先通过分析烟粉虱头部转录组的数据，鉴定并克隆获得了13个烟粉虱化学感受蛋白（BtabCSPs）基因，并将完整的基因序列提交至GeneBank注册。经进一步的序列比对分析，13个BtabCSPs均包含化学感受蛋白的保守特征位点、序列等典型特征。通过构建进化树以及进行保守结构域分析，明确了BtabCSPs与其他半翅目害虫化学感受蛋白的进化关系。利用定量PCR技术，构建了13个BtabCSPs基因在烟粉虱不同器官的基因组织表达谱，发现其中4个在头部、3个在胸、5个在腹、1个在翅部位特异性显著高表达。另一方面，模拟田间实际情况选择不同寄主和不同温度处理作为环境因子对烟粉虱MED隐种成虫进行处理，构建13个BtabCSPs在不同环境因子修饰下的基因表达谱。结果显示，在番茄、棉花和辣椒三种寄主植物上，烟粉虱成虫的BtabCSP6、BtabCSP8和BtabCSP10均保持显著高表达；在20、25、30℃三个温度处理中的BtabCSPs表达量差异不大，其中， BtabCSP6、 BtabCSP3和BtabCSP4分别在三个温度处理下出现表达量降低，其他BtabCSPs基因在不同温度处理间的表达水平相对比较稳定。随后，成功构建了BtabCSP8的原核表达载体，并实现了重组蛋白的诱导和纯化。使用N-苯基-1-萘胺（N-phenyl-1-naphthylamine, 1-NPN）作为荧光探针，通过荧光竞争结合实验的方法，测定BtabCSP8与30种气味物质的结合能力，发现BtabCSP8与β-紫罗兰酮和月桂烯有较强的结合能力，其他物质结合能力比较弱。为了进一步明确BtabCSPs的功能，结合已发表的论文及试验方法，经过进一步改进，建立了室内饲喂法RNAi技术体系，并选择了烟粉虱气味结合蛋白OBP3基因进行了功能验证，明确了烟粉虱成虫RNAi技术体系的可操作性。目前，已结合前期研究进展，针对BtabCSP8基因开展RNAi的功能验证试验，试验正在进行中。研究结果将揭示BtabCSP8在烟粉虱选择气味物质过程中的功能，对烟粉虱感受外源环境因子的识别机制进行补充，为制定科学的调控策略提供理论依据。