绿盲蝽气味结合蛋白AlucOBP8的结合特性分析

气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)是参与昆虫嗅觉感知过程的一类重要蛋白,其功能之一是结合运输外界气味分子通过淋巴液到达神经元树突。本文克隆了一个绿盲蝽Apolygus lucorum(Meyer-Dür)气味结合蛋白Aluc OBP8(Gen Bank登录号JQ675725)并进行了原核重组表达。组织表达谱分析表明,Aluc OBP8基因主要在雌雄成虫触角表达。采用荧光竞争结合试验,研究了重组蛋白Aluc OBP8与7种性信息素类似物和33种植物挥发物的结合能力。结果显示,7种性信息素类似物均不能与Aluc OBP8有效结合,而植物挥发物中只有葎草烯(α-caryophyllene)和十二醛(dodecyl aldehyde)与Aluc OBP8表现出较强的结合,结合常数分别为8.74和9.99μmol/L。绿盲蝽雌雄成虫对这两种化合物的趋向结果表明,十二醛对绿盲蝽雄成虫具有显著的驱避作用。初步推断Aluc OBP8为普通气味结合蛋白并参与寄主普通挥发气味的识别过程。

两种方法测定绿盲蝽气味结合蛋白AlucOBP21配体结合特性的结果比较

【目的】比较荧光竞争结合试验(fluorescence competitive binding assay)和微量热涌动(microscale thermophoresis,MST)技术在研究绿盲蝽(Apolygus lucorum)气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)Aluc OBP21配体结合特性上的差异,探索一种新的测定昆虫OBPs结合功能的方法。【方法】提取绿盲蝽雌、雄成虫触角总RNA并进行反转录,获得绿盲蝽成虫触角c DNA。采用特异性克隆引物,以绿盲蝽成虫触角c DNA为模板进行PCR扩增,构建p ET32a/Aluc OBP21重组质粒。将重组质粒转化至BL21(DE3)感受态细胞进行原核表达,获得含表达标签的重组Aluc OBP21蛋白。通过高亲和Ni-NTA纯化介质对重组粗蛋白进行纯化,采用重组肠激酶切掉His-tag标签,最终获得无表达标签的重组Aluc OBP21蛋白。利用荧光竞争结合试验,以1-N-phenylnaphthylamine(1-NPN)为荧光探针研究重组Aluc OBP21蛋白与候选配体的结合特性,其中1-NPN和气味标样均溶解在质谱纯级的甲醇中。同时,利用MST技术解析重组Aluc OBP21蛋白与候选配体的结合特性,候选配体标样溶解在二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)溶液中。候选配体化合物包括8种潜在的盲蝽性信息素及性信息素类似物、12种植物绿叶挥发物和绿盲蝽驱避剂主要组分二甲基二硫醚等。【结果】重组Aluc OBP21蛋白在上清液和包涵体均能够表达,最终选择上清组分进行目标蛋白纯化,利用重组肠激酶在22℃切除His-tag标签得到无标签的重组Aluc OBP21蛋白。荧光竞争结合试验结果显示,重组Aluc OBP21与荧光探针1-NPN的解离常数为(6.88±0.31)μmol·L^(-1),Aluc OBP21能够与β-紫罗兰酮和β-石竹烯结合,解离常数分别为(13.74±1.93)和(13.24±2.12)μmol·L^(-1),而其他候选配体均不能与重组Aluc OBP21有效结合。MST测试结果显示,Aluc OBP21可以与β-石竹烯、β-紫罗兰酮、β-蒎烯和柠檬烯有效结合,解离常数分别为(0.20±0.02)、(0.05±0.01)、(0.70±0.04)和(0.40±0.06)μmol·L^(-1)。其余候选配体化合物与Aluc OBP21的热涌动不能随配体浓度变化而表现有规律的变化,故这些气味化合物不能与Aluc OBP21发生结合作用。【结论】MST检测与荧光竞争结合试验相比,MST所得配体结合谱更广,不会遗漏一些结合力较弱的气味配体。

不同密度短星翅蝗危害后羊草的高光谱变化及对产草量的影响

为建立羊草草地高光谱植被指数(NDVI)与短星翅蝗危害密度之间的关系模型,估计短星翅蝗危害造成的牧草损失,使用短星翅蝗按5,10,20,40和60头/m25个密度梯度在羊草草地进行田间取食危害试验,测定不同危害时长后的NDVI值,最后根据NDVI和生物量的对应关系计算蝗虫危害后的牧草损失量。结果发现短星翅蝗危害羊草草地后,随短星翅蝗密度增加,NDVI值呈现逐渐降低的趋势,但是在密度为10头/m2时,归一化植被指数NDVI值略有上升。模拟短星翅蝗危害不同时间后NDVI与密度之间的关系方程为:Y=0.5932+0.0014x-6.93×10-5 x2(5d),Y=0.5950-4.8500×10-4 x-4.01×10-5 x2(10d),Y=0.5848-0.0024x-1.61×10-5 x2(15d),Y=0.6422-0.0031x-2.12×10-5 x2(20d)。其中,y为植被指数NDVI,x为蝗虫密度。同时研究发现,低密度情况下(不大于20头/m2),随危害时间延长短星翅蝗取食对NDVI校正值无显著影响;高密度情况下(大于20头/m2),随时间延长NDVI校正值迅速降低,不同密度间的差异显著。根据草地生物量与NDVI的回归方程(y=614.15x-119.28)将NDVI值转换成牧草损失量,发现随虫口密度增加,牧草损失量呈增加趋势。低密度短星翅蝗(5,10头/m2)危害情况下,羊草草地有超补偿作用,当蝗虫密度超过40头/m2时,生物量降低趋势非常明显。研究结果表明,归一化植被指数NDVI变化与蝗虫危害密度相关关系显著,随着蝗虫密度的增大,NDVI的值先增长后降低。根据蝗虫危害造成的光谱变化,可以估计蝗虫危害密度及造成的损失。本研究为进一步开展蝗灾的大区域遥感监测奠定了基础。