植物挥发物对棉铃虫嗅觉行为调控的神经和分子机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31230062
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    290.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1406.生物防治
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Plant volatiles play a predominant role in mediating phytophagous insect's behaviors inluding host-seeking, selection of oviposition sites as well as nectar feeding. According to this phenomenon, we could develop environment-friendly behavioral regulator of pest insects.Major advance has been made about studies on chemical ecology of host-insect interaction in the past two decades.However, Neural and molecular mechanisms of insect seeking host-plant volatiles is largely unknown. In previous work, we identified 42 odor receptor genes from Helicoverpa armigera antennae through transcriptome sequence and further functional characterized more than 10 odor receptors. In this proposal, we firstly identify and characterize the odor receptor genes encoding ten important plant volatiles in Helicoverpa armigera antenna using heterologous expression and electrophysiological recording and followed by clarifying the projection position in brain antennal lobe of these olfactory receptor neurons in which express the accordingly odor receptors identified above through single-sensillum recording and neruonal staining.And then we would like to address how glomeruli in the antennal lobe process electrophysiological signals input from the dendrites of olfactory receptor neurons using intracellular recording and staining techniques. In addition, we would like to screen and characterize agonists, antagonists and potentiators of odor receptors identified above. These studies may elucidate nerual and molecular mechanisms of encoding important plant volatiles in Helicoverpa armigera, which provides the logic proofs and technical platforms for screening and designing high efficient attractants or repellents in the molecular level.
植物挥发物在植食性昆虫的寄主定向、产卵、聚集等行为中发挥着重要的作用,根据这一特性可以发展环境友好的害虫行为调节剂。国内外在昆虫与寄主互作的化学生态学领域进行了深入的研究,但是,对于昆虫识别寄主挥发物的神经和分子机理却知之甚少。本申请拟在棉铃虫触角转录组测定的基础上,通过体外表达和电生理记录鉴定编码正庚醛等主要寄主挥发物的气味受体,通过单细胞记录和染色标记技术明确与之对应的嗅觉受体神经在脑触角叶中的投射位置;利用细胞内记录技术揭示棉铃虫脑触角叶中的嗅小球如何对嗅觉受体神经树突输入的电信号进行整合编码;在此基础上筛选获得重要气味受体的激活剂、抑制剂和拮抗剂。通过以上的研究,揭示棉铃虫识别主要寄主挥发物的嗅觉神经回路和分子机理,为从分子水平筛选和设计高效的害虫引诱剂、驱避剂和嗅觉封闭剂提供理论依据和技术支撑。

结项摘要

植物挥发物在植食性昆虫的寄主定向、产卵、聚集等行为中发挥着重要的作用,根据这一特性可以发展环境友好的害虫行为调控剂。国内外在昆虫与寄主互作的化学生态学领域进行了深入的研究,但是,对于昆虫识别寄主挥发物的神经和分子机理却知之甚少。本项目通过对转录组和基因组序列的生物信息学分析,鉴定了棉铃虫嗅觉相关基因家族,包括气味受体、离子型嗅觉受体等;比较系统研究了棉铃虫气味受体基因家族的功能,鉴定了棉铃虫用于感受正庚醛,苯甲醛等重要寄主植物挥发物以及性信息素的受体;通过单细胞记录明确了棉铃虫用于感受这些重要气味分子的感受器及嗅觉受体神经,结合染色标记技术明确了相应的嗅觉受体神经在脑触角叶中的投射;利用细胞内记录技术揭示棉铃虫脑触角叶中的嗅小球如何对嗅觉受体神经树突输入的电信号进行整合编码。在以上研究的基础上,提出了以气味受体为靶标筛选害虫行为调控剂的新策略,并以鉴定的重要的气味受体为靶标,筛选获得了高效棉铃虫引诱剂。以上的研究,不但揭示了棉铃虫识别主要寄主挥发物以及性信息素的神经和分子机理,而且证明了以气味受体为靶标筛选和设计高效的害虫引诱剂和驱避剂是可行的。受该项目资助共发表SCI论文33篇,文章发表在Current Biology (2篇)、Insect Biochemistry and Molecular Biology、BMC Genomics等高水平期刊上,应邀为Biological Reviews以及Progress in molecular biology and translational science撰写综述各1篇。圆满完成了计划研究内容,发表论文的质量和数量都明显高于计划书中的考核指标。

项目成果

期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
General odorant-binding proteins and sex pheromone guide larvae of Plutella xylostella to better food
一般气味结合蛋白和性信息素引导小菜蛾幼虫寻找更好的食物
  • DOI:
    10.1016/j.ibmb.2016.03.005
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    INSECT BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Zhu Jiao;Ban Liping;Song Li-Mei;Liu Yang;Pelosi Paolo;Wang Guirong
  • 通讯作者:
    Wang Guirong
Antennal transcriptome analysis and comparison of chemosensory gene families in two closely related noctuidae moths, Helicoverpa armigera and H. assulta.
两种密切相关的夜蛾科棉铃虫和 H-assulta 触角转录组分析及化学感应基因家族比较
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0117054
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhang J;Wang B;Dong S;Cao D;Dong J;Walker WB;Liu Y;Wang G
  • 通讯作者:
    Wang G
Identification and localization of two sensory neuron membrane proteins from Spodoptera litura (Lepidoptera: Noctuidae)
斜纹夜蛾(鳞翅目:夜蛾科)两种感觉神经元膜蛋白的鉴定和定位
  • DOI:
    10.1111/1744-7917.12131
  • 发表时间:
    2015-03
  • 期刊:
    INSECT SCIENCE
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Zhang Jin;Liu Yang;Walker William B.;Dong Shuang-Lin;Wang Gui-Rong
  • 通讯作者:
    Wang Gui-Rong
An odorant receptor from the common cutworm (Spodoptera litura) exclusively tuned to the important plant volatile cis‐3‐Hexenyl acetate
  • DOI:
    10.1111/imb.12033
  • 发表时间:
    2013-08
  • 期刊:
    Insect Molecular Biology
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Jin Zhang;Cheng-chu Liu;Shuwei Yan;Yang Liu;Meng-bo Guo;S. Dong;Guirong Wang
  • 通讯作者:
    Jin Zhang;Cheng-chu Liu;Shuwei Yan;Yang Liu;Meng-bo Guo;S. Dong;Guirong Wang
昆虫触角叶的结构
  • DOI:
    10.16380/j.kcxb.2015.02.012
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    昆虫学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵新成;翟卿;王桂荣
  • 通讯作者:
    王桂荣

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其他文献

灰飞虱体内水稻条纹病毒基因的RNA干扰效应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林克剑;贺康;王桂荣;李飞
  • 通讯作者:
    李飞
小菜蛾普通气味受体基因PxylOR9的鉴定及功能研究
  • DOI:
    10.16380/j.kcxb.2015.05.005
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    昆虫学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘一鹏;刘杨;杨婷;桂富荣;王桂荣
  • 通讯作者:
    王桂荣
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    计算机与应用化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王桂荣;董玉慧;廉淑芹;杜丹
  • 通讯作者:
    杜丹
设计者全局最优的动态网络设计及防御准则
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    青岛大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高红伟;王桂荣;尹连领;宣海
  • 通讯作者:
    宣海
一种基于闭环观测器高速SPMLSM无传感驱动系统位置估计改进新型算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    组合机床与自动化加工技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王桂荣;赵志洪
  • 通讯作者:
    赵志洪

其他文献

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王桂荣的其他基金

寄主植物挥发物与棉铃虫性信息素协同增效作用的神经和分子机理
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  • 项目类别:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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