棉铃虫和烟青虫信息素结合蛋白功能的体内研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31801748
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    28.0万
  • 负责人：
    郭浩
  • 依托单位：
    中国科学院动物研究所
  • 学科分类：
    C1403.作物免疫与抗性
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Two sympatric species, Helicoverpa armigera and H. assulta, use the same two aldehydes, cis-11-hexadecenal (Z11-16:Ald) and cis-9-hexadecenal (Z9-16:Ald), as their major pheromone components, but in opposite ratios (97:3 and 7:93). OR13 in H. armigera is highly responsive to Z11-16:Ald and OR14b in H. assulta is strongly stimulated by Z9-16:Ald. There are three pheromone binding proteins (PBPs) in both species respectively. The in vitro fluorescence binding assay showed that PBP1 and PBP2 bind to the aldehydes with similar binding affinity. However, binding assay can not faithfully mimic in vivo physiological conditions. The in vivo experiments are desperately needed to verify the functions of PBPs. We will employ the GAL4-UAS and LexA/LexAop binary expression tools to express corresponding PBPs with OR13 and OR14b in T1 sensillum of Drosophila to study the PBPs functions by the comparison of the response characteristics of OR13 and OR14b. Moreover, we will take advantage of CRISPR-Cas9 method to mutate the important PBPs and verify their roles in the detection of major pheromone components by single sensillum recordings and wind tunnel.
棉铃虫和烟青虫是两个近缘种，性信息素主要组分都是顺11-十六碳烯醛 和顺9-十六碳烯醛，但比例却完全相反（97:3和7:93）。棉铃虫的OR13对Z11-16:Ald有很强的反应，Z9-16:Ald是烟青虫OR14b最好的配体。棉铃虫和烟青虫各有3个信息素结合蛋白（Pheromone binding proteins，PBPs），体外结合实验证明PBP1和PBP2对这两种醛的结合能力没有明显的差异，但是体外实验并不能真实反应体内的情况，还需要体内实验来阐明PBPs的功能。本研究将利用表达工具GAL4-UAS和LexA/LexAop把相应的PBPs与OR13和OR14b共同表达在果蝇的T1感器中，通过对比有无PBPs存在的条件下ORs的反应特点的变化来确定PBPs的功能。另外，本项目将利用CRISPR-Cas9技术突变重要的PBPs，联合单感器记录技术和风洞技术来验证PBPs的功能。

结项摘要

棉铃虫是我国广泛发生的一种鳞翅目害虫，主要性信息素组分为顺11-十六醛 (Z11-16:Ald)。在昆虫外周嗅觉感受系统中主要有两种蛋白：气味结合蛋白 (odorant binding proteins，OBPs) 和嗅觉受体 (odorant receptors，ORs)。棉铃虫有3个信息素结合蛋白 (pheromone binding proteins，PBPs) 和2个普通气味结合蛋白 (general odorant binding proteins, GOBPs)，它们在棉铃虫感受Z11-16:Ald过程中的作用还不清楚。首先，我们利用免疫荧光染色研究了棉铃虫OBPs和GOBPs在棉铃虫雄性触角上的分布。结果表明HarmPBPs表达在感受信息素的毛型感器中，而HarmGOBPs表达在感受普通气味的锥型感器中。接下来，我们研究了HarmPBPs和HarmGOBPs与信息素受体HarmOR13的定位关系。我们发现HarmPBP1和HarmPBP2与HarmOR13表达在棉铃虫触角同一个感器中，而HarmPBP3，HarmGOBP1和HarmGOBP2与HarmOR13表达在不同感器中，说明HarmPBP1和HarmPBP2对棉铃虫感受Z11-16:Ald很重要。然后，我们利用UAS-GAL4和LexA-LexAOP分别表达HarmPBPs和HarmOR13到果蝇T1神经元的支持细胞和嗅觉受体神经元中，并利用单感器记录研究了PBP与OR的功能互作。结果表明HarmPBP1和HarmPBP2可以增强HarmOR13对Z11-16:Ald的反应强度，但对HarmOR13反应选择性和失活没有影响。此外，HarmPBP3对HarmOR13的反应强度和选择性均没有影响。综上，本项目的研究证明HarmPBP1和HarmPBP2参与到棉铃虫对Z11-16:Ald的嗅觉感受中，为研究昆虫OBP与相应受体的功能互作提供了一个新的思路。

项目成果

期刊论文数量（2）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Contribution of odorant binding proteins to olfactory detection of (Z)-11-hexadecenal in Helicoverpa armigera
气味结合蛋白对棉铃虫 (Z)-11-十六碳烯醛嗅觉检测的贡献
  • DOI：
    10.1016/j.ibmb.2021.103554
  • 发表时间：
    2021-02-19
  • 期刊：
    INSECT BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Guo, Hao;Guo, Ping-Ping;Wang, Chen-Zhu
  • 通讯作者：
    Wang, Chen-Zhu
Multiple channels of DEET repellency in Drosophila
果蝇避蚊胺的多通道驱避作用
  • DOI：
    10.1002/ps.5592
  • 发表时间：
    2019-09-30
  • 期刊：
    PEST MANAGEMENT SCIENCE
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Guo, Hao;Kunwar, Kishor;Smith, Dean
  • 通讯作者：
    Smith, Dean

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其他文献

基于脑功能超网络的多特征融合分类方法
  • DOI：
    10.3778/j.issn.1002-8331.1707-0276
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    计算机工程与应用
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张帆;陈俊杰;郭浩
  • 通讯作者：
    郭浩
荒漠化监测与评估指标体系研究进展
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    10.13348/j.cnki.sjlyyj.2015.01.001
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    世界林业研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    郭浩
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    10.11896/j.issn.1002-137x.2018.07.050
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    计算机科学
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    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    郭浩
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  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
    郭浩;黎巍威;王小莹;樊官伟
  • 通讯作者：
    樊官伟

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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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