红脂大小蠹嗅觉相关基因克隆及功能分析

嗅觉系统对于昆虫的生存和繁衍至关重要，它控制着昆虫觅食、交配、避敌等行为。红脂大小蠹是我国重大林业入侵害虫，前期研究证实来自寄主植物、昆虫自身及非寄主植物等的信息化合物在调控其寄主识别和聚集等行为中起着关键作用。但关于其嗅觉感受的分子机制尚无报道。本研究拟：利用SMART技术构建红脂大小蠹的触角cDNA文库，在EST测序基础上，结合生物信息学方法来发掘红脂大小蠹嗅觉相关基因；利用RT-PCR对鉴定的嗅觉基因在不同组织间的转录表达谱进行研究；采用荧光竞争结合、RNA干扰等技术解析OBPs、Ors等相关基因的功能，分析红脂大小蠹嗅觉基因表达与信息化合物来源、结构间的内在关联,从分子、电生理及行为3个层面去探究红脂大小蠹嗅觉机制。该研究对于明确红脂大小蠹的化学通讯机制具有重要理论意义；同时，对于改进红脂大小蠹化学生态调控技术体系及发掘新的嗅觉靶标、利用分子设计实现害虫嗅觉干扰等具重要的实践价值。

红脂大小蠹是我国重大林业外来有害生物。嗅觉对于小蠹虫的生存及繁衍至关重要。目前，关于小蠹虫嗅觉感受的分子机制尚无研究。本项目借助高通量测序技术对红脂大小蠹触角进行了转录组测序，鉴定了嗅觉相关基因，并对其表达特异性等进行了研究。主要结果如下：转录组数据分析：测序所得到数据产量约4.86G，一共产58,303,334 转录体，能够组装成61,889基因, 包括39,831 contigs和22,058个unigenes；在所有的22,058Unigenes中有69.10%的Unigenes比对到赤拟谷盗中，随后依次是中欧山松大小蠹18.29%；有8743 个Unigenes (39.64%)基因的预测蛋白能够进行GO分类，其中有41.09%的Unigenes中，归类到与嗅觉结合相关（binding，41.09%) 。2. 嗅觉感受相关基因的鉴定：从红脂大小蠹的触角转录组中鉴定得到：（1）21个气味结合蛋白(OBPs)基因；（2）6个化学感受蛋白基因；（3）22个气味受体基因和4个味觉受体基因：（4） 4个感觉神经元膜蛋白基因。（5）3个离子型受体和8个离子型谷氨酸受体；（6）155个气味降解酶相关的基因，包括66个酯酶，49个细胞色素P450，11个谷胱甘肽S-转移酶，14个醛脱氢酶，4个环氧化物水解酶（4个）和几种抗氧化酶。3. 红脂大小蠹嗅觉基因OBP表达特异性研究：采用荧光定量qRT-PCR对18个红脂大小蠹OBPs基因在不同组织中的表达谱进行了分析。结果显示OBP3、4、5、16、14、18的表达量最高且在呈现触角异特性表达（雄性高于雌性）；在此基础上，我们对在触角中特异性表达的OBPs3、16两个基因进行了功能研究。4. 红脂大小蠹嗅觉基因CSPs表达特异性研究：采用荧光定量qRT-PCR对6个红脂大小蠹CSPs基因在不同组织中的表达谱进行了分析。结果显示6个CSP基因的表达量总体较弱；以CSP2在雄虫触角中表达显著；大部分CSP1、CSP4和CSP6在足和翅中的表达量要显著高于触角。后续，我们对在触角中特异性表达的CSP2基因进行了功能研究。.本研究我们首次鉴定获得了红脂大小蠹嗅觉相关基因，并对其表达特性及功能进行了研究。该结果深入了解红脂大小蠹嗅觉感受分子机制奠定了基础，对于其他鞘翅目昆虫嗅觉感受机制的研究也具有重要借鉴意义。

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