周氏啮小蜂气味结合蛋白Ⅰ基因的进化分析

为了解周氏啮小蜂的嗅觉分子机制,从其触角中分离出一种气味结合蛋白I,根据转录数据得到该蛋白的基因CcOBP1,通过构建系统发育树和分析密码子偏好性等研究该基因的进化关系.结果表明:周氏啮小蜂的CcOBP1基因长度为378 bp,编码125个氨基酸,预测蛋白含有信号肽,位于第17位和第18位氨基酸之间.CcOBP1 22条同源基因的平均Ka/Ks值为0.499 781,主要接受负选择.基于系统发育树的结果可知,周氏啮小蜂的CcOBP1蛋白与一些寄主广泛的寄生蜂(丽蝇蛹集金小蜂和多胚跳小蜂)的气味结合蛋白亲缘关系密切,与寄主单一的对叶榕传粉榕小蜂亲缘关系较远.比较周氏啮小蜂与10种昆虫CcOBP1基因11条序列密码子的偏好性和同义分异,发现周氏啮小蜂的G+C含量在第3位密码子和编码区较高,即周氏啮小蜂CcOBP1基因的密码子偏好性较高,同义分异也较高.     

白蛾周氏啮小蜂CcOBP5基因克隆、原核表达及其结合特性分析

为了探究白蛾周氏啮小蜂气味结合蛋白CcOBP5与其寄主挥发物的结合特性,根据转录组测序数据,获得CcOBP5的全长CDNA序列,采用分子对接方法初步筛选能够与CcOBP5特异性结合的小分子化合物,通过原核表达和纯化CcOBP5蛋白,利用荧光结合实验检测重组CcOBP5与寄主挥发物的结合情况.结果显示,CcOBP5具有6...     

白蛾周氏啮小蜂气味结合蛋白CcOBP3的生物信息学分析

为了探究白蛾周氏啮小蜂气味结合蛋白CcOBP3的结合特性,利用Bio Edit、SignalP3.0 Serve、HMMTop对CcOBP3的碱基序列进行了预测分析,用Swiss-Model对CcOBP3蛋白进行同源建模,从Pubchem下载美国白蛾的5种蛹挥发物(邻苯二甲酸二甲酯、正戊醛、十六烷、正十五烷、正十四烷)及3种植物挥发物(苊、3-蒈烯和丁酸丁酯)的结构,利用maestro10.2软件进行分子对接.对CcOBP3碱基序列的分析结果表明,CcOBP3具有昆虫气味结合蛋白的典型特征,即相对分子质量小,有6个保守的半胱氨酸位点,在N端有信号肽.通过Swiss-Model构建的CcOBP3的结构模型中有Arg32-Thr51 (α1)、Leu54-Asn63 (α2)、Pro69-Leu81 (α3)、Ala93-Ile102 (α4)、Ile108-Val116(α5)、Pro128-Glu142 (α6)6个α螺旋结构,拉氏构象和PROSA能量评价结果均表明模型构象合理.分子对接结果表明,CcOBP3与3-蒈烯的结合特性最好,与美国白蛾的挥发物邻苯二甲酸二甲酯和正戊醛的结合特性也较好.推测CcOBP3的功能可能与引诱作用相关. CcOBP3与3-蒈烯主要通过范德华力、碳磷键、碳碳键等进行结合.     

白蛾周氏啮小蜂普通气味受体OR1的进化分析

为了探究气味受体OR在白蛾周氏啮小蜂的嗅觉识别过程中的作用机制,利用Illumina Hiseq~(TM) 2000平台对其触角进行转录组测序,从转录组序列中得到了一个普通气味受体OR1的基因全序列,对其进行多角度的进化分析.结果显示,周氏啮小蜂OR1基因全长为1 257 bp,编码418个氨基酸.将周氏啮小蜂的OR1氨基酸序列与18种膜翅目昆虫进行比对的结果表明,周氏啮小蜂的OR1氨基酸序列与短管赤眼蜂和丽蝇蛹集金小蜂的一致性和相似性均较高,根据氨基酸序列构建的系统发育树结果也表明周氏啮小蜂与短管赤眼蜂和丽蝇蛹集金小蜂的亲缘关系接近.与寄主单一的对叶榕传粉榕小蜂相比,周氏啮小蜂OR1的同义突变率较低,密码子偏好性也相对较低,主要接受负选择压力.     

白蛾周氏啮小蜂滞育诱导及滞育后发育

本研究针对人工繁育白蛾周氏啮小蜂Chouioia cunea Yang过程中出现的小蜂滞育现象,对其滞育诱导的光周期反应及敏感光照虫态进行了调查。结果表明:沈阳地区的白蛾周氏啮小蜂属长日照型昆虫,以老熟幼虫进入滞育状态,但在不同的温度条件下诱导滞育的临界光周期不同,在18℃时诱导滞育的临界光周期处于13L∶11D和14L∶10D之间;在21℃和24℃时诱导滞育的临界光周期变短,处于12L∶12D和13L∶11D之间。白蛾周氏啮小蜂滞育诱导的敏感光照虫态为幼虫期,且以幼虫的后期最为敏感,但整个幼虫期接受短光照对滞育的形成更为有利。通过观察白蛾周氏啮小蜂滞育后在18℃,21℃,24℃和30℃的恒温条件下的发育历期,由最小二乘法计算出白蛾周氏啮小蜂老熟幼虫滞育后发育起点温度和有效积温分别为14.60±0.31℃和209.38±8.72日.度。这些结果可为进一步研究白蛾周氏啮小蜂的种蜂长期保存技术和指导商品蜂生产,正确把握放蜂时机提供理论依据。     

黑棒啮小蜂种团(膜翅目姬小蜂科)寄生蜂研究进展

啮小蜂属黑棒啮小蜂种团(Tetrastichus howardi species group)属膜翅目,姬小蜂科,啮小蜂亚科(Hymenoptera,Eulophidae:Tetrastichinae)。笔者详细介绍了该种团的识别特征和8种寄生蜂的地理分布、寄主种类、食性及生物学特性,系统综述了黑棒啮小蜂(Tetrastichus howardi)和白蛾黑基啮小蜂(T.nigricoxae)2种重要寄生蜂的生物学、行为学、人工繁殖与释放应用等方面的研究进展。在分析这些寄生蜂生物学共性与区别的基础上,还探讨了今后应用白蛾黑基啮小蜂防治杨树人工林食叶害虫的研究方向与利用对策。     

释放松毛虫赤眼蜂控制苏北地区杨树舟蛾的防效

笔者进行了林间释放松毛虫赤眼蜂防治杨树舟蛾类害虫卵的试验研究。结果表明:在两种密度下释放赤眼蜂均能有效达到控制杨树舟蛾类危害的目的,使林间赤眼蜂寄生舟蛾卵的寄生率显著提高;以释放赤眼蜂40 000头/667 m2防治处理的舟蛾卵粒寄生率(60%以上)显著高于20 000头/667 m2处理的寄生率(40%)。在3个杨树品种(107杨、46杨、2025杨)的林地内释放松毛虫赤眼蜂,各处理下叶片受害率较对照处理分别由31.84%、41.23%和29.73%降到3.01%、2.42%和4.22%,且差异显著,3个杨树品种林间无显著差异;各处理舟蛾卵粒寄生率与对照相比由10.52%、8.86%和9.36%分别显著提高至69.41%、45.54%和70.7%,3个杨树品种间存在显著差异。在舟蛾卵期利用松毛虫赤眼蜂和蛹期利用白蛾周氏啮小蜂混合防治杨树舟蛾的防效(31.31%)显著优于单种释放的防效(赤眼蜂16.38%,白蛾周氏啮小蜂14.37%)。     

气味受体的研究进展

气味爱体是哺乳动物识别各种气味分子和启动嗅信号转导的关键蛋白。气味受体位于嗅感觉神经元树突的纤毛上，属于G蛋白耦联受体超家族成员，由多基因家族编码。人类气味受体基因分布在几乎全部的染色体上。一个基因编码一种受体，一种受体可和几种气味分子结合。嗅觉系统可能是以一种组合的方式处理和识别嗅觉信息的。     

昆虫周缘神经系统感受化学信息的分子机制研究进展

自20世纪80年代以来,昆虫感受化学信息的机制研究进展十分迅速.气味分子结合蛋白和嗅觉受体蛋白两大类家族蛋白的发现,是昆虫感受化学信息分子机制研究的里程碑.近年来在这两大类蛋白的类型、多态性、结合特征、蛋白晶体结构、表达特点、基因缺失与电生理和行为的关系等不同方面进行了大量的工作,从而为明确这两类蛋白的生理功能及其在气味分子编码机制中的作用奠定了基础.目前已基本明确了气味分子结合蛋白主要具有接受化学信息的功能,课题组经过大量的研究发现该类蛋白还有将信号放大的功能.而嗅觉受体蛋白可以与气味分子发生作用,激活G蛋白,再作用于效应器,使得离子通道打开,产生相应电位,而将信号传出.昆虫对化学信息的分子编码机制问题的研究突破将为包括人类在内的脊椎动物感受化学信息的分子机制的研究提供有益的参考.     

杨小舟蛾MtroOBP1基因的克隆、序列分析及表达

【目的】气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)是一种嗅觉相关的蛋白,该蛋白参与大多数气味分子的识别过程,并与气味分子相结合。获得杨小舟蛾[Micromelalopha troglodyta (Graeser)]OBPs以明确其特性。【方法】选择羽化后健康的杨小舟蛾触角为模板,通过反转录聚合酶链反应(RT-PCR)技术克隆杨小舟蛾MtroOBP1基因,利用生物信息学分析软件研究其基因序列和蛋白结构,运用实时荧光定量PCR(qPCR)技术研究MtroOBP1的组织表达模式。【结果】利用RT-PCR技术从杨小舟蛾触角总RNA中扩增得到MtroOBP1基因(GenBank登录号:MN056510),序列分析表明,MtroOBP1开放阅读框为777 bp,一共编码了258个氨基酸残基,且翻译的氨基酸序列仅含有4个保守的半胱氨酸位点,表明得到的OBP基因的编码蛋白不属于典型气味结合蛋白家族,而是属于Minus-C家族。蛋白质理化性质预测显示:MtroOBP1蛋白的分子量为29 664.57 u,等电点为6.23,有18个潜在的磷酸化位点,没有明显的跨膜区,疏水指数为-2.011~3.078,有一个由19个氨基酸组成的信号肽,说明为分泌型蛋白。组织表达模式表明MtroOBP1在杨小舟蛾的各部位都表达,但在触角中表达量最高。【结论】首次克隆得到杨小舟蛾MtroOBP1基因,在触角中高表达,推测其蛋白具有运输气味分子的功能,在杨小舟蛾的嗅觉识别中起着至关重要的作用。     

白蛾黑基啮小蜂寄主接受行为的研究

白蛾黑基啮小蜂(Tetrastichus nigricoxae Yang)在徐州地区主要寄生杨小舟蛾(Micromelalopha troglodyta)蛹。在小环境中,它搜寻寄主蛹平均耗时(93.12±66.53)s。搜寻到寄主后,多数小蜂从寄主蛹腹部爬上蛹体并产卵,只有少数小蜂在蛹的头部和胸部爬上寄主蛹并产卵。1~3 d龄小蜂寄生能力无差异,其寄生率均为100%,4 d龄小蜂寄生能力开始显著下降,5 d龄的寄生率已降至20%。白蛾黑基啮小蜂能寄生杨小舟蛾老熟幼虫、预蛹、1~5 d龄蛹,不能寄生6 d龄蛹。1 d龄杨小舟蛾蛹被寄生率最高,达(92.59±12.83)%,随着蛹龄的增长,小蜂对寄主蛹的寄生能力逐渐下降。在增加寄主蛹密度的情况下,小蜂的寄生能力并不能显著提高。随着雌蜂密度的增加,寄主蛹的被寄生率和每头寄主子代出蜂量也相应提高,当蛹蜂比为1∶5时开始出现过寄生现象,并随着雌蜂数量的增加,过寄生现象呈上升趋势。速冻蛹(蛹动)对白蛾黑基啮小蜂接受寄主的影响不大。     

人工繁殖白蛾黑基啮小蜂最适交配期和暴露期的选择

以蛹蜂比为1∶100和柞蚕(Antheraea pernyi Guerin-Meneville)蛹为替代寄主繁殖白蛾黑基啮小蜂(Tetrastichus nigricoxae Yang),测定室内人工繁蜂的最适交配期和接蜂暴露期。结果表明:当小蜂羽化出蜂后交配48～72 h时,寄生率(93.3%～94.2%)、羽化率(87.5%～90.8%)和平均子代出蜂量(1 010.4～1 213.3头)等寄生指标,均高于或显著高于24 h时的值(p<0.05),极显著高于0 h和96～144 h时(p<0.01)的值;当寄主蛹暴露给寄生蜂2～3 d时,寄生率(87.5%～95.8%)、羽化率(86.7%～95.8%)和平均子代出蜂量(1 274.5～1 365.6头)等繁蜂指标也高于或显著高于其他暴露期处理(p<0.05)。综合考虑蜂龄对寄生效果的影响,选择白蛾黑基啮小蜂人工繁殖的最适交配期和暴露期分别为羽化出蜂后2 d和2～3 d。     

昆虫气味结合蛋白研究进展

随着昆虫触觉气味结合蛋白的发现,目前,昆虫气味结合蛋白研究已进入细胞分子水平,昆虫学研究者希望从生化及分子水平弄清昆虫气味结合蛋白的生理功能,揭示昆虫气味结合蛋白与昆虫行为的关系.本文就昆虫气味结合蛋白的研究种类、生化特性、生理功能、目前存在关于昆虫气味结合蛋白如何执行其功能的假说等进行综述.     

嗅觉是个大问题

<正>我们的鼻子怎样闻味儿?引发我们嗅觉的刺激物必须是气体物质,因为只有挥发性有气味的物质分子,才能成为嗅觉细胞的刺激物——鼻子所分泌的鼻黏液能溶解一部分固态或气态的分子,而这些有气味的分子在接触到嗅觉纤毛     

一种云斑天牛气味结合蛋白的分离纯化

为揭示云斑天牛(Batocera lineolata Chevrolat)对气味分子的识别机制,通过荧光结合试验和葡聚糖凝胶G75(Sephadex G75)层析研究了云斑天牛对气味分子的识别情况,并对云斑天牛气味结合蛋白进行了分离纯化。结果表明,云斑天牛气味结合蛋白能与荧光探针N-苯基-1-萘胺(N-phenyl-1-naphthylamine, 1-NPN)产生荧光结合,云斑天牛触角部位的总蛋白提取液中存在pro. Ⅰ-Ⅻ(Protein Ⅰ-Ⅻ)12种大分子粗提蛋白,这12种大分子粗提蛋白经Sephadex G75纯化后,得到1种能与荧光探针1-NPN产生荧光结合的纯化蛋白pur-pro. I(purified protein I)。纯化蛋白pur-pro. I分子质量约为15.2 ku,对应为大分子粗提蛋白pro. Ⅻ(Protein Ⅻ)。鉴定认为,分离纯化蛋白pur-pro. I是云斑天牛的一种气味结合蛋白。     

东亚飞蝗气味结合蛋白Ⅰ的生物信息学分析

利用生物信息学方法分析了东亚飞蝗(Locusta migratoria manilensis)OBP1的核苷酸与氨基酸序列(GenBank登录号FJ215322.1/ACI30696.1),并对其组成成分、疏水/亲水区域、信号肽、跨膜结构域、蛋白质二级结构,以及分子进化关系等进行了预测与推断.结果显示,该蛋白由148个氨基酸组成,预测相对分子质量为16 122.6,理论等电点(pI)为4.99,分子式为C696H1128N184O223S15;含有蛋白激酶C磷酸化位点和酪氨酸激酶Ⅱ磷酸化位点等;具有标准的昆虫信息素/气味结合蛋白结构域.     

用嗅觉去感受世界--2004年诺贝尔生理学或医学奖成果简介

嗅觉系统对我们的生活非常重要,人类和其它哺乳动物利用嗅觉系统可以识别环境中巨大数量的化学物质。嗅觉是如何产生的？为解开这个难题,美国两位科学家阿克塞尔和巴克从编码气味受体的基因入手,发现了识别气味分子的受体,并且证明了嗅觉系统的组织方式,从而告诉世界我们是如何感受气味的。为表彰两人的贡献,Karolinska医学院诺贝尔奖评审委员会决定授予他们2004年诺贝尔生理学或医学奖。介绍了两位科学家是如何破解这个难题的。     

白蛾黑基啮小蜂的生物学特性

白蛾黑基啮小蜂(Tetrastichus nigricoxae Yang)是我国杨树人工林主要食叶害虫——杨小舟蛾(Micromelalopha troglodyta Graeser)蛹期的一种内寄生性天敌。笔者对该蜂的形态、行为、发育、存活、繁殖等生物学特性进行观察。结果表明:白蛾黑基啮小蜂羽化1~2 d爬出蛹壳进行交配、产卵的时间分别为0.5~2 min、1~3 min。每头寄主蛹出蜂量平均为(70.2±34.2)头,雌雄比为(6.1±5.1)∶1。在温度(20±2)℃、相对湿度RH(75±10)%、光周期L∶D=12∶12时,发育一代需37.0 d;而在(28±2)℃、RH(75±10)%、L∶D=12∶12时,发育一代仅需19.5 d。雌成蜂每侧卵巢由10~12根卵巢管组成,每根卵巢管含卵3~8粒。蜂蜜、蔗糖、葡萄糖均能有效地延长其成蜂寿命,并能显著提高其怀卵量和寄生率,其中以取食蜂蜜的效果最好。     

本期重点推介

昆虫属无脊椎动物中的节肢动物,经典的昆虫生理学理论认为,一般情况下,昆虫没有肺的结构,几乎所有昆虫都由气管组成的呼吸系统进行气体交换。气管在昆虫体内逐级分支形成完整的网络,并以微气管终止于组织器官的表面,直接将氧气输送到组织细胞,并通过气门的开闭调节,使气管内气体交换能有序进行。近年来,一些新的研究证据显示,昆虫体内也存在类似肺的呼吸器官和换气机制。西北农林科技大学植物保护学院李怡萍等对鳞翅目粘虫Leucania separata及棉大卷叶螟Sylepta derogata幼虫气管呼吸系统进行解剖和显微观察,通过注射0.5%蓝色的亚甲基蓝林格氏溶液观察幼虫体内血流方向,并采集比较正常和缺氧状态下幼虫体内血细胞数量变化,最后根据血流方向和气管簇构造特点等提出幼虫第8腹节气管簇具有肺的结构和功能,可称之为肺(pp.1298-1306)。白蛾周氏啮小蜂Chouioia cuneaYang是美国白蛾Hyphantria cunea、榆毒蛾Ivela ochropoda、杨扇舟蛾Closteraanachoreta、大袋蛾Clania variegata等多种食叶害虫的重要内寄生性天敌,因其寄生率高、繁殖力强,已被大量...     

蟋蟀嗅觉的联合学习与记忆能力研究

为了揭示昆虫学习记忆的神经生物学机制,研究以条件刺激与非条件刺激联合的方式,通过建立蟋蟀嗅觉联合学习记忆实验模型,探究了双斑蟋嗅觉联合学习记忆能力。实验以蟋蟀自主学习为主,利用奖惩结合的方式对其进行嗅觉联合学习训练,训练时气味A伴随清水出现,作为奖励,气味B则伴随盐水出现,作为惩罚,使蟋蟀在主动饮水过程中辨别气味,形成记忆。训练后24 h测试蟋蟀对气味识别的学习记忆能力。结果表明,蟋蟀一次嗅觉联合学习训练,就能够形成对气味的记忆,并且能够通过再次学习训练替换之前的记忆,显示了蟋蟀还具有容易刷新以前联合学习记忆的能力。