在漫长的进化历程中,昆虫拥有了敏锐的嗅觉系统,以帮助它们进行觅食、交配、躲避天敌和寻找宿主等。蚊虫就是依靠嗅觉来寻找人类或者其它哺乳动物作为宿主来吸血,以完成交配后的产卵。在吸血的过程中会传播一系列病原体及疾病,比如疟疾、登革热、黄热病毒、西尼罗病毒、丝虫病和寨卡病毒等。本文以中华按蚊和果蝇为样本,重点分析嗅觉相关器官、离子型受体（IR）、嗅觉受体（OR）以及嗅觉信号通路分子机制。中华按蚊作为我国疟疾的主要传播昆虫,其嗅觉分子机制尚不明确。本文用扫描电子显微镜观察和统计中华按蚊触角上的嗅觉感受器种类、形态、分布和数量。发现我国中华按蚊拥有四种嗅觉感受器:毛形感受器、腔锥形感受器、锥形感受器和刺形感受器,它们形态各异,数量差异较大,在触角上的分布不同。昆虫对胺和乳酸的识别并不是依靠传统的OR,而是新型的嗅觉感知受体IR,而中华按蚊的IR研究尚显欠缺。通过冈比亚按蚊和果蝇已知IR同源序列比对,本文筛选出了35个中华按蚊IR基因,在系统进化上既体现出保守性也表现出多样性。其中,有7个IR表达于成年中华按蚊雌蚊触角上,这些IR具有保守的结构域,且呈现出不同的吸血前后差异性表达,它们可能调控蚊虫对宿主的定位。这些发现尚属首次。IR和OR均为昆虫嗅觉系统重要的受体蛋白,既承担着不同的任务又协同作用,但这类膜蛋白的活性表达仍是难题。通过筛选四种表达系统:大肠杆菌表达系统、昆虫—杆状病毒表达系统、大肠杆菌无细胞表达系统和小麦胚无细胞表达系统,联合表面活性剂、重力亲和层析、排阻色谱层析和离子交换层析法,建立了完备的活性膜蛋白OR42a和伴侣蛋白ORCO制备平台,并证明其兼容性。不仅促进了昆虫嗅觉机制的解析,也为膜蛋白研究提供新的思路。对OR42a和ORCO进行了二维结构鉴定,两者均主要由α螺旋组成,占比分别约71%和66%。由此推测,α螺旋对OR识别配体功能的维持至关重要。同时,在OR42a和ORCO中发现了20%左右的卷曲结构,这可能有利于保持膜蛋白的活性构象。基于正确的构象,首次在体外对OR42a和ORCO进行配体结合能力分析。发现OR42a和ORCO的复合物可以成功响应配体气味分子乙酸丙酯,而单独的OR42a或者ORCO不能引发配体响应,证实了OR型二聚体门控离子通道结构功效。酯类是人类皮肤表面挥发性气味之一,了解酯类在蚊虫和果蝇中的嗅觉识别机制,有助于蚊虫防治和进一步了解昆虫行为。