昆虫性信息素是由昆虫某一性别个体分泌于体外,且可被同种异性个体所接受,并引起异性个体产生一定的行为和生理反应的微量化学物质。它在维持昆虫种内雌雄个体间性的联系及种的繁衍中起重要作用。性信息素结合蛋白(sex pheromone-binding proteins,PBPs)是一种广泛存在于昆虫雄性触角感器淋巴液内的水溶性蛋白,能与雌虫释放的性信息素产生专一性的识别功能。因此,利用二者的这种专一性结合作用,非常适合相关生物传感器的开发,并用于虫情监测和害虫防控。为了实现在复杂环境中对重要的化学信息素的检测,本文提出了一套基于性信息素结合蛋白的电化学阻抗传感系统,通过模拟昆虫PBPs与相应信息素配基特异结合作用来达到特异检测的目的。首先利用Altium-design软件设计绘制叉指形电极接线PCB板设计图,并腐蚀制作出成品PCB板;其次利用AutoCAD软件设计绘制电极底座设计图,使用铝锭材料加工出所需成品;然后将制备的PBPs蛋白固定于吸附在叉指形电极上的硝酸纤维素膜上;最后通过电化学工作站测量电极的阻抗变化,并利用阻抗谱记录蛋白与化学信息素的配基反应。具体实验中,进行了四组蛋白与配基结合的阻抗测量实验,分别为蜜蜂蜂王信息素香草醇(HVA)和对-羟基苯甲酸甲酯(HOB),植物挥发物β-紫罗兰酮和油酸乙酯(对照组)。结果表明,随着浓度的增大,阻抗逐渐减小,且电荷转移电阻(charge transfer resistance,Rct)的相对变化与配基浓度的对数成比例关系。Rct在结合测试中的最大变化可达到60~70%,检测限为10~-77 M,ASP1对HVA、HOB的特异性结合程度明显高于其他两种。说明该传感器已经保留了ASP1的功能并且可以用于蜜蜂信息素选择性和定量性的检测配基。为验证该传感系统的活体检测能力,选取了茶尺蠖雌蛾作为研究对象。首先搭建了基于茶尺蠖性信息素结合蛋白PBP2的电化学阻抗传感系统,选取了两种茶尺蠖性信息素进行了配基结合实验,分别为(Z,Z,Z)-3,6,9-十八碳三烯和6,7-环氧(Z,Z)-3,9-十八碳二烯,得到相应的归一化阻抗——浓度对数图。然后设计了一套气味收集系统,用于收集茶尺蠖雌蛾释放的气味并用于阻抗检测。结果显示,固定于电极上的PBP2可以结合茶尺蠖雌蛾释放的混合气味中的性信息素,当茶尺蠖雌蛾达到一定数量时,其释放的气味足以被该传感器检测到,证明了该传感系统具有活体检测能力,可用于茶园的茶尺蠖虫情预测。本研究将为基于昆虫特异嗅觉功能蛋白的生物传感器开发提供了一定的参考,具有重要的理论意义和实践价值。