云斑天牛性信息素分离鉴定及其性信息素结合蛋白基因的克隆与分析

利用性信息素监测和防治天牛种群，已成为探索天牛防治新途径的重要方面；性信息素结合蛋白（PBPs）和气味分子之间的作用是昆虫嗅觉神经传递的关键步骤，如果能够明确PBPs在嗅觉反应中的具体功能，则可为高效诱剂的研制提供分子基础。本项目以杨树重要害虫云斑天牛Batocea horsfieldi为研究对象，在分离鉴定其性信息素的基础上，研究性信息素对云斑天牛交配行为调节的生理学基础；克隆并分析触角PBPs基因表达模式及其与天牛交配行为选择的相关性，分析PBPs与云斑天牛性信息素成分的结合特性，以期阐明PBPs在云斑天牛对性信息素的识别及配偶定位和识别行为中的功能。本研究将为揭示云斑天牛交配过程中化学信息联系的行为学机制及设计精确配比的性信息素提供重要理论基础，也将为利用性信息素监测或治理云斑天牛提供重要的技术支持；同时，该研究也对揭示成虫具有补充营养特性的这一类昆虫的交配行为分子机制具有重要参考。

性信息素已成为探索天牛防治新途径的重要方面；性信息素结合蛋白（PBPs）在昆虫嗅觉神经传递中起重要作用，如果能够明确PBPs在嗅觉反应中的功能，则可为高效诱剂的研制提供分子基础。本项目以云斑天牛为研究对象，在分离鉴定其性信息素的基础上，克隆并分析触角PBPs基因表达模式及其与天牛交配行为选择的相关性，分析PBPs与云斑天牛性信息素成分的结合特性，以期阐明PBPs在云斑天牛对性信息素的识别及配偶定位和识别行为中的功能。结果表明，云斑天牛一天中存在3个交配高峰时段：10:00~12:00 am，16:00 ~18:00 pm，23:00 ~01:00 pm；云斑天牛存在着接触性的性信息素，其组分为二十五烷（C25）、11-甲基二十五烷（11-Me-C25）、2-甲基二十六烷（2-Me-C26）、二十七烷（C27）、13-甲基二十七烷（13-Me-C27）和3-甲基二十七烷（3-Me-C27）；云斑天牛雄虫释放挥发性性信息素，主要的组份有三种化合物（A，B，C）；克隆获得了云斑天牛性信息素结合蛋白BhorPBP1和BhorPBP2基因，BhorPBPs主要分布于天牛的化学感受组织中，但以雌雄触角为最高；且这2个BhorPBPs基因在触角中的表达量因成虫龄期、性别和交配状态的不同而呈现差异；成功构建了BhorPBPs原核表达重组质粒并成功表达，获得了纯的重组蛋白；以1-NPN为荧光探针，利用荧光竞争结合实验测定这2个BhorPBPs在中性和酸性pH环境下与性信息素及几种寄主植物挥发物单体的结合特性，它们在中性pH环境下与挥发物的结合能力普遍高于酸性pH环境；在中性条件下，BhorPBP1和BhorPBP2分别与性信息素的组份A和性信息素的组份B的结合力较强；在酸性pH环境下，BhorPBP1与性信息素B表现出较强的结合能力，而BhorPBP2与性信息素未表现出明显的结合特征；同时，BhorPBPs还与部分有电生理活性的寄主植物挥发物具有一定的结合特性。本研究为揭示云斑天牛交配过程中化学信息联系的行为学机制及利用性信息素监测或治理云斑天牛提供重要的技术支持。