绿盲蝽气味结合蛋白AlucOBP31配体筛选及EAG测定

绿盲蝽Apolyguslucorum是重要的农业害虫,了解其化学感受机制对该虫的绿色防控具有重要指导意义。气味结合蛋白(Odorant-binding proteins,OBPs)在昆虫化学感受过程中发挥关键作用。为深入探究绿盲蝽OBP家族成员AlucOBP31的生物学功能,本研究采用荧光竞争结合试验和触角电位技术(Electroantennogram,EAG),系统分析了AlucOBP31对候选配体化合物的结合特性及其电生理活性。荧光竞争结合试验结果表明,重组Aluc OBP31蛋白能够与16种配体化合物发生不同程度的结合,其中与植物挥发物β-紫罗兰酮的结合能力最强,而与十二醛和顺-丁酸-3-己烯酯的结合能力相对较弱。值得注意的,AlucOBP31能与绿盲蝽性信息素组分4-氧代-反-2-己烯醛结合,提示其可能参与绿盲蝽的性信息素识别过程。此外,AlucOBP31还对槲皮素、芦丁水合物、棉酚和单宁酸等4种非挥发性苦味物质具有强结合能力,暗示其可能在绿盲蝽的味觉识别中发挥一定作用。EAG试验进一步验证了AlucOBP31配体的电生理活性。绿盲蝽雌、雄成虫的触角对12种AlucOBP31挥发性配体均产生了明显的EAG反应,其中对顺-丁酸-3-己烯酯和4-氧代-反-2-己烯醛的EAG响应值显著高于其它配体,并且雄性触角对这些配体的EAG反应普遍强于雌性,提示AlucOBP31介导的化学感受过程可能存在性别差异。综上所述,本研究系统分析了绿盲蝽AlucOBP31的结合特性及相应配体的电生理活性,发现该蛋白能够结合寄主植物挥发物、绿盲蝽性信息素组分以及多种非挥发性苦味物质,表明AlucOBP31可能在绿盲蝽的嗅觉和味觉识别过程中发挥多重生物学功能。这一发现为进一步探究AlucOBP31与其配体在绿盲蝽寄主选择、交配等重要生命活动中的生物学意义提供了研究基础,加深了我们对绿盲蝽化学感受机制的认知,也为绿盲蝽的绿色防控提供了新的分子靶标。

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。

温度、水稻生育期和白背飞虱若虫龄期对南方水稻黑条矮缩病毒介体获毒率的影响

南方水稻黑条矮缩病毒(Southern rice black-streaked dwarf virus,SRBSDV)是由白背飞虱(Sogatella furcifera)传播的一种新病毒。为明确白背飞虱获毒的影响因子及南方水稻黑条矮缩病的流行规律,本文采用三因素试验,研究温度(22、27和32℃)、水稻生育期(三叶期、分蘖期和孕穗期)和白背飞虱若虫龄期(3龄和5龄)对白背飞虱获毒效率的影响。结果表明,白背飞虱在27℃和32℃下的获毒率显著高于22℃下的获毒率;在不同生育期水稻上,白背飞虱在分蘖期水稻上的获毒率高于三叶期和孕穗期;白背飞虱若虫龄期也显著影响获毒率,3龄若虫获毒率高于5龄若虫;但这些因素的交互作用对白背飞虱的获毒率无显著影响。