木瓜秀粉蚧气味结合蛋白基因的特性与功能分析OA

【目的】探究木瓜秀粉蚧Paracoccus marginatus气味结合蛋白(odorant binding protein,OBP)基因的分子特性和生物学功能,为研究OBP在木瓜秀粉蚧嗅觉感知中的功能奠定基础。【方法】利用嗅觉行为测定仪检测木瓜秀粉蚧1龄若虫对3种植物源挥发性化合物(癸醛、十五烷和异硫氰酸苄酯)的选择率;利用RT-PCR扩增木瓜秀粉蚧9个PmOBP基因的全长cDNA序列并进行生物信息学分析;利用AutoDock4.2.6进行异硫氰酸苄酯与PmOBP18的分子对接模拟;采用qPCR检测9个PmOBP基因在木瓜秀粉蚧不同发育阶段(卵、若虫、雌成虫和雄成虫)的表达量;体外浸泡dsRNA利用RNAi沉默木瓜秀粉蚧1龄若虫的PmOBP 18和PmOBP 5-3后,利用qPCR检测木瓜秀粉蚧若虫中PmOBP 18和PmOBP 5-3的表达量,利用嗅觉行为测定仪检测木瓜秀粉蚧对10μg/μL异硫氰酸苄酯的选择率变化。【结果】木瓜秀粉蚧1龄若虫对10μg/μL异硫氰酸苄酯的选择率(65.78%)与对照比差异显著;获得木瓜秀粉蚧9个PmOBP基因(PmOBP 3-1,PmOBP 5-1,PmOBP 5-2,PmOBP 5-3,PmOBP 5-4,PmOBP 10,PmOBP 18,PmOBP 19-1和PmOBP 19-2)的全长cDNA序列(GenBank登录号分别为OR211686,OR211687和OR221183-OR221189),PmOBP具有热稳定性蛋白特征,主要定位于细胞外,其二级和三级结构主要由α螺旋和无规卷曲组成。序列比对分析显示PmOBP具有昆虫OBP典型的半胱氨酸模式识别序列。系统发育分析表明,所有9个PmOBP均属于经典OBP家族。分子对接模拟结果表明Tyr99,Arg135和Ile138是介导PmOBP18与异硫氰酸苄酯相互作用的关键氨基酸残基。qPCR结果显示PmOBP基因在木瓜秀粉蚧若虫和雄成虫中的表达量差异显著。RNAi成功抑制了PmOBP 18和PmOBP 5-3的表达后,木瓜秀粉蚧对异硫氰酸苄酯的趋性显著减弱。【结论】本研究揭示了PmOBP与异硫氰酸苄酯的结合能力,发现抑制PmOBP 18和PmOBP 5-3的表达可改变木瓜秀粉蚧的嗅觉行为选择。这些结果为研究OBP在木瓜秀粉蚧嗅觉识别中的作用提供了理论基础,并有助于开发基于嗅觉感知的新型防治方法。