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桔小实蝇 Bactrocera dorsalis(Hendel)是世界重要的检疫性果蔬害虫,因为其寄主范围广、繁殖力强等特点给果蔬行业带来了严重的经济损失。在桔小实蝇繁殖为害的过程中,嗅觉系统起着十分重要的作用,它能帮助桔小实蝇在产卵为害时快速而准确地寻找其偏好寄主,而桔小实蝇的寄主选择行为主要通过嗅觉系统中一些重要的嗅觉相关蛋白调控的,其中气味结合蛋白(Odorant binding protein,OBPs)和气味受体蛋白(Odorant receptor protein,ORs)是这些相关蛋白中重要组成成分。研究桔小实蝇气味结合蛋白和气味受体的时空表达模式及其在交配产卵过程中的作用不仅有助于阐明桔小实蝇寄主定位的分子机理,而且可为桔小实蝇的绿色可持续防治提供更多的分子靶标。 本研究从实验室前期建立的桔小实蝇转录组文库中鉴定了在初羽化与性成熟时期差异表达的7个OBPs基因和7个ORs基因,通过qRT-PCR和RNA干扰技术等研究其时空表达模式以及在桔小实蝇交配产卵中的作用,为深入阐明OBPs基因和ORs基因在桔小实蝇交配和寄主定位中的功能奠定基础。 1.桔小实蝇OBPs基因的时空表达模式分析 通过实时荧光定量PCR技术验证了桔小实蝇雌虫转录组文库中初羽化和性成熟时期差异表达的7个OBPs基因,结果表明,OBP56d、OBP99a、OBP99c和OBP19c四个基因在性成熟时期的表达量明显高于初羽化时期,而OBP44a基因则是在初羽化时期高表达。此外,OBP19c和OBP99a在性成熟时期的表达量明显高于幼虫和蛹期等发育阶段。不同组织表达模式表明,OBP19c在性成熟时期的胸部和腹部高表达,OBP99a、OBP56d和OBP83ef在桔小实蝇性成熟时期的翅上高表达,值得注意的是OBP44a在初羽化时期的头部表达量最高。 2.桔小实蝇ORs基因的时空表达模式分析 通过qRT-PCR技术检测了桔小实蝇雌虫转录组文库中7个ORs基因在雌虫初羽化、性成熟、交配后不同时期的时空表达模式,结果显示,GR21a和GR63a均在初羽化时期的表达量高于性成熟时期,而GR63a2、OR7a、OR33b、OR56b和OR在三个时期的表达量没有明显差异。在检测ORs桔小实蝇雌虫初羽化和性成熟时期不同组织中的表达时发现GR21a、GR63a2、OR33b、OR和GR63a都是在头部或者触角中高表达,而OR7a和OR56b是在性成熟时期的腹部高表达。此外,GR21a、OR和OR33b在成虫中的表达量要高于幼虫和蛹期等发育阶段, OR7a和OR56b在成虫阶段的雌虫中的表达量要高于幼虫期和蛹期等发育期,而GR63a2和GR63a在成虫阶段和蛹期的表达量没有明显差异。 3.不同果蔬刺激对桔小实蝇OBPs和ORs表达模式的调控 用桔小实蝇的两种偏好寄主香蕉、脐橙和两种非偏好寄主苦瓜、西红柿分别刺激性成熟时期的桔小实蝇雌虫,并通过实时qRT-PCR技术检测不同果蔬刺激之后桔小实蝇OBPs和ORs的表达模式。结果显示,用偏好寄主刺激桔小实蝇雌虫后OBP99a、OBP99d和OBP44a的表达量显著上调,而用非偏好寄主刺激后这三个基因的表达量与对照组相比没有差异。 4.桔小实蝇OBP99a基因功能研究 结合OBP99a主要在性成熟雌虫的翅和头部高表达,以及偏好果蔬刺激后雌虫OBP99a的表达量明显上调的情况,选择OBP99a作为目标基因,对桔小实蝇雌、雄虫分别注射dsRNA干扰其OBP99a的表达,并检测桔小实蝇交配及产卵定位的变化情况。结果发现,干扰桔小实蝇雄虫OBP99a之后,交配率显著低于对照组,而干扰桔小实蝇雌虫OBP99a之后,交配率显著高于对照组。说明OBP99a基因可能参与桔小实蝇的求偶行为;并且干扰桔小实蝇雌虫OBP99a基因之后,它在香蕉当中的产卵量与对照组相比有明显降低,而在西红柿当中的产卵量与对照组相比则有明显增加,表明OBP99a基因可能还参与桔小实蝇雌虫的寄主选择。