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烟粉虱味觉受体基因BtabGR1和BtabGR2的克隆与表达模式分析

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中国农业科学 2022年第13期55卷 2552-2561页

作者：渠成王然李峰奇罗晨北京市农林科学院植物保护研究所

【目的】烟粉虱（Bemisia tabaci）为世界性分布的重要农林入侵害虫，寄主植物种类众多，但对不同寄主植物存在嗜性差异，而味觉受体（gustatory receptor,GR）基因在其取食选择等行为中发挥重要作用。本研究通过克隆烟粉虱味觉受体GR1... 详细信息

【目的】烟粉虱（Bemisia tabaci）为世界性分布的重要农林入侵害虫，寄主植物种类众多，但对不同寄主植物存在嗜性差异，而味觉受体（gustatory receptor,GR）基因在其取食选择等行为中发挥重要作用。本研究通过克隆烟粉虱味觉受体GR1和GR2基因，明确其在烟粉虱不同发育期和成虫不同组织中的表达特性，为基因功能的深入研究提供依据。【方法】从烟粉虱MED隐种成虫头部转录组中筛选获得味觉受体基因序列，利用巢式PCR技术克隆获得两个味觉受体基因的完整开放阅读框（open reading frame,ORF）序列，两个基因分别命名为BtabGR1和BtabGR2，运用生物信息学软件对其编码氨基酸序列特征、结构域等信息进行预测，基于邻接法构建BtabGR1、BtabGR2与其他半翅目昆虫味觉受体基因的系统进化树，并利用实时荧光定量PCR方法分析两个基因在烟粉虱不同发育期（卵、1—4龄若虫和雌、雄成虫）和雌、雄成虫不同组织（头、胸、腹、足）中的表达情况。【结果】克隆获得BtabGR1和BtabGR2基因序列（GenBank登录号：OL845904和OL845905），完整开放阅读框为1 287和1 344 bp，分别编码428和447个氨基酸，预测蛋白分子量为48.54和51.50 kD，理论等电点为8.85和8.74，具有4个和6个跨膜结构域。氨基酸序列比对和系统进化分析结果显示，BtabGR1和BtabGR2与其他半翅目昆虫GR28b和GR43a-like基因亲缘关系较近。发育期表达谱分析表明，BtabGR1和BtabGR2在烟粉虱的不同发育历期均有表达，其中BtabGR1在成虫中表达量高于其他发育期，而BtabGR2在卵中的表达量最高；组织表达谱结果表明，BtabGR1和BtabGR2在烟粉虱雌、雄成虫不同组织中均有表达，且均在成虫头部高表达。【结论】BtabGR1和BtabGR2具有昆虫味觉受体基因的典型特征，二者均在烟粉虱成虫头部高表达，推测两基因在烟粉虱寄主植物适应过程中发挥重要作用，可作为烟粉虱新型防控措施的潜在靶标。

关键词：烟粉虱味觉受体基因克隆序列分析表达谱

二化螟味觉受体基因鉴定、克隆与表达模式分析

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中国农业科学 2023年第13期56卷 2504-2517页

作者：黄玉萱沈忱鞠佳菲杨磊罗光华方继朝南京农业大学植物保护学院江苏省农业科学院植物保护研究所/江苏省食品质量安全重点实验室(省部共建国家重点实验室培育基地)

【背景】二化螟(Chilo suppressalis)是我国水稻上的重要害虫之一，味觉受体(gustatory receptor,GR)基因在昆虫取食、产卵等过程中发挥重要作用。【目的】基于组学数据鉴定并克隆二化螟GR基因序列，明确其在不同发育阶段和成虫不同组... 详细信息

【背景】二化螟(Chilo suppressalis)是我国水稻上的重要害虫之一，味觉受体(gustatory receptor,GR)基因在昆虫取食、产卵等过程中发挥重要作用。【目的】基于组学数据鉴定并克隆二化螟GR基因序列，明确其在不同发育阶段和成虫不同组织中的表达特性，为后续深入研究二化螟GR基因的功能打下基础。【方法】结合二化螟转录组数据和其他昆虫的GR基因序列，通过多重序列比对，鉴定二化螟GR基因。利用RT-PCR方法克隆获得二化螟GR基因的完整开放阅读框(open reading frame,ORF)序列，运用生物信息学分析工具对二化螟GR基因编码的氨基酸序列进行分子生物学特征、结构域等分析；基于最大似然法构建二化螟GR基因蛋白序列与其他昆虫GR基因的系统进化树；利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法分析GR基因在二化螟不同发育阶段(1—6龄幼虫和雌、雄成虫)和成虫不同组织(雌、雄成虫的触角、头、翅、腹、足)中的表达模式。【结果】鉴定并克隆得到5个二化螟GR基因，分别命名为CsupGR1—5,ORF长度为1 122—1 428 bp，编码氨基酸序列长度为373—475 aa，其中CsupGR2、CsupGR4、CsupGR5具有7个跨膜结构域，CsupGR1、CsupGR3具有8个跨膜结构域。系统进化分析显示，CsupGR1、CsupGR2与黑腹果蝇DmelGR63a及小菜蛾PxylGR7、PxylGR8亲缘关系较近，属于CO2受体家族；CsupGR3与黑腹果蝇DmelGR43a及家蚕BmorGR9、BmorGR10亲缘关系较近，属于果糖/肌醇受体家族；CsupGR4、CsupGR5与黑腹果蝇DmelGR64及家蚕BmorGR5—8亲缘关系较近，属于糖受体家族。发育期表达谱分析表明，二化螟5个GR基因在不同发育时期均有表达，其中CsupGR1、CsupGR4均在雄成虫中高表达，CsupGR2在1龄幼虫和雄成虫中表达量最高，CsupGR3在成虫中高表达，CsupGR5在4龄幼虫中表达量最高；组织表达谱分析表明，5个GR基因在雌、雄成虫的各组织均有表达，其中CsupGR1、CsupGR5在成虫头部表达量高，CsupGR2—4在成虫触角部位高表达。【结论】鉴定克隆的5个二化螟GR基因均具有昆虫味觉受体基因的典型特征，且在成虫触角或头部高表达，推测这5个基因可能与二化螟识别和适应寄主植物有关。

关键词：二化螟味觉受体基因鉴定序列分析表达谱

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味觉受体研究热点分析

食品科学 2022年第17期43卷 332-343页

作者：张一纯陈艳红李利君倪辉集美大学海洋食品与生物工程学院福建厦门361021 福建省食品微生物与酶工程重点实验室福建厦门361021 厦门市食品生物工程技术研究中心福建厦门361021

味觉是重要的感知反应,基本的味觉包括甜、酸、苦、咸、鲜5?种。味觉受体是用于感知各种味觉的蛋白质。本文对味觉受体热点关键词、来源、研究手段、受体类型、研究人员等进行分析概述,为开展味觉受体相关研究提供参考。通过文献分析发... 详细信息

味觉是重要的感知反应,基本的味觉包括甜、酸、苦、咸、鲜5?种。味觉受体是用于感知各种味觉的蛋白质。本文对味觉受体热点关键词、来源、研究手段、受体类型、研究人员等进行分析概述,为开展味觉受体相关研究提供参考。通过文献分析发现,苦味、甜味、酸味、鲜味、大鼠、人类、小鼠、细胞、表达、蛋白质、诱导、基因、信号、神经元和分子等是味觉受体研究的热点关键词,Proceedings of the National Academy of Sciences、Journal of Neuroscience、American Journal of Physiology-Regulatory,Integrative and Comparative Physiology和Journal of Comparative Neurology是味觉受体研究领域的重点期刊。鼠类味觉受体是大多数实验的研究对象,然而鼠类和人类的味觉受体之间仍然存在较大差异,为更准确地探索人类味觉受体,还需对人类本身的味觉受体进行深入的研究。目前对味觉受体的研究已经进入结构生物学和神经生物学水平,主要采用分子生物学实验和计算机模拟技术等手段对受体结构进行探索。研究人员已经解析了青鳉鱼T1R2/T1R3配体识别结构域、斑马鱼Otop1和鸡Otop3的结构以及各味觉受体的信号传导通路,但大多数受体的精确结构还未解析出,也难以区分不同特点的味觉神经刺激。采用蛋白质表达纯化、蛋白质结构解析和信号传导等技术获得G蛋白偶联受体(G protein coupled receptors,GPCRs)的单晶体并解析晶体结构以及阐明各受体间的相互作用机理是目前重点的研究方向。美国目前在味觉受体研究领域处于领先地位,Ryba N.J.P.、Hoon M.A.和Chandrashekar J.等科学家目前引领了该领域的研究方向。本文明确了味觉受体领域发展现状,预测了味觉受体领域发展趋势,可为科研人员提供研究方向和思路。

关键词：味觉受体来源受体类型研究方法研究机构热点科学家

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味觉受体及其传感器研究与应用

食品科学 2017年第5期38卷 288-298页

作者：庞广昌陈庆森胡志和解军波天津商业大学生物技术与食品科学学院天津市食品生物技术重点实验室天津300134

中国传统饮食和食品的烹制与加工讲究色、香、味俱全,其中"酸、甜、苦、辣、咸五味调和"又构成其核心标准。国际上也分为"五味",分别为"酸、甜、苦、咸、鲜",其中少了辣味,多了鲜味。也有人建议将脂肪的味道定义为"香"味,但是中国人的"... 详细信息

中国传统饮食和食品的烹制与加工讲究色、香、味俱全,其中"酸、甜、苦、辣、咸五味调和"又构成其核心标准。国际上也分为"五味",分别为"酸、甜、苦、咸、鲜",其中少了辣味,多了鲜味。也有人建议将脂肪的味道定义为"香"味,但是中国人的"香"实际上是"香气",属于嗅觉,而非味觉。大量研究证明,多数味觉受体作为营养传感系统,如苦、甜、鲜都属于G蛋白偶联受体超家族成员,而且其分布并不限于味蕾、肠道等,其他组织均有分布,是药物筛选的重要靶标。然而,到目前为止,市场上进行味觉测定仍然依赖于电子鼻和电子舌等仪器设备,味觉受体传感器及其有关技术则仍处于探索和研究阶段。其主要原因是:味觉受体和其他大多数受体一样,在与配体识别和启动信号传递时主要依赖于弱相互作用,如何将这些弱相互作用转变为传感器可以处理并放大的光、声、电、磁、热等信号,从而实现其定量测定是一个关键性难题。但是,由于味觉受体在医药筛选、食品添加剂、食品的功能性评价和代谢综合征预防等方面的巨大应用与开发前景,其检测方法一直是科学家关注的焦点之一。本文将针对味觉受体及其传感器检测技术的研究进展进行综合评述,讨论其未来发展和应用前景。

关键词： G蛋白偶联受体生物传感器味觉受体电子舌

桑叶代谢物对家蚕的影响及其与家蚕味觉受体相互作用的初探

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桑叶代谢物对家蚕的影响及其与家蚕味觉受体相互作用的初探

作者：唐佳琪西南大学

学位级别：硕士

养蚕业作为一项历史悠久的中国传统特色产业,为尽快适应高速发展的现代经济,正努力向着省力化的人工饲料养蚕模式转型。为实现这一转变最关键的是从家蚕的食性入手,使家蚕能够适应人工饲料从而实现全龄期人工饲料育,降低劳动力成本,获... 详细信息

养蚕业作为一项历史悠久的中国传统特色产业,为尽快适应高速发展的现代经济,正努力向着省力化的人工饲料养蚕模式转型。为实现这一转变最关键的是从家蚕的食性入手,使家蚕能够适应人工饲料从而实现全龄期人工饲料育,降低劳动力成本,获取更大的经济收益。而在家蚕食性方面起关键作用的要素之一为家蚕味觉受体,目前对于家蚕味觉受体的研究还相对较少,对其主要作用机制尚不清楚。本研究希望通过研究家蚕味觉受体与桑叶主要代谢物质之间的互作关系,能够有助于解析家蚕食性分子机制,为解释家蚕与桑叶之间特殊依存关系提供实验基础,也能为改善人工饲料育蚕提供理论基础。本研究提取出四类桑叶代谢物质并探究其对家蚕幼虫生长发育的影响,再筛选出家蚕幼虫口器中相对高量表达的五个家蚕味觉受体基因,进一步采用爪蟾卵母细胞结合双电极电压钳系统对这五个家蚕味觉受体的功能进行研究,初步探究家蚕味觉受体与桑叶代谢物质之间的相互作用关系。主要研究结果如下:1、桑叶代谢物质对家蚕生长发育的影响从桑叶中提取出黄酮类、生物碱类、三萜类和多糖类代谢物质,对三龄家蚕开始进行添食实验,观察它们对家蚕生长发育的影响。结果表明:上述四类桑叶代谢物质都会对家蚕生长发育产生影响,其中桑叶黄酮类物质会降低五龄家蚕的生长率和食物利用率;生物碱类物质则会显著增加家蚕的取食量、生长率、食物利用率和食物转化率;三萜类物质会增加三龄家蚕的生长率、食物利用率和食物转化率,但会降低五龄时的生长率和食物利用率;多糖类物质则会显著增加三龄家蚕的取食量,会增加五龄时的取食量、生长率和食物转化率。这四类桑叶代谢物质都会降低五龄家蚕的消化率。研究结果同时也显示家蚕对不同种类的桑叶代谢物有取食偏好性,探究家蚕味觉受体是如何识别桑叶代谢物质显得尤为重要。2、家蚕味觉受体基因的筛选及跨膜结构域分析筛选出在家蚕口器中相对高量表达的五个候选家蚕味觉受体基因,分别是:Bm Gr22,Bm Gr43,Bm Gr53,Bm Gr61和Bm Gr63。在跨膜结构域预测网站(https://***/Deep TMHMM)对其结构域分析结果表明:Bm Gr22,Bm Gr53和Bm Gr63具有7个跨膜结构域,而Bm Gr43和Bm Gr61有6个跨膜结构域,均符合味觉受体家族的结构特征。克隆这五个候选家蚕味觉受体基因的全长序列并连接到克隆载体上,以便进行下一步的功能验证。3、家蚕味觉受体功能研究将五个候选家蚕受体基因的全长序列构建到爪蟾卵细胞表达载体p T7Ts上,体外转录合成相应的c RNA后成功在爪蟾卵母细胞中异源表达了这五个家蚕味觉受体基因,再用桑叶提取物对卵母细胞进行浸润刺激,期间用双电极电压钳对电流变化进行记录。结果发现,Bm Gr43,Bm Gr53和Bm Gr63这三个家蚕味觉受体对桑叶代谢物质的反应较为强烈,而Bm Gr22的反应强度相对较弱。这一结果表明在家蚕取食桑叶过程中,家蚕味觉受体与桑叶代谢物存在相互作用关系,而且Bm Gr43,Bm Gr53和Bm Gr63在此过程中发挥了重要功能。这一结果为深入研究家蚕味觉受体功能及家蚕味觉感受机制提供一定实验基础,有助于明确家蚕食性机制,为改良人工饲料育蚕提供理论依据。

关键词：桑叶代谢物质家蚕味觉受体双电极电压钳

基于味觉、嗅觉受体分子对接技术的中药性味物质基础研究的路径和方法

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中草药 2018年第1期49卷 14-19页

作者：韩彦琪许浚龚苏晓张洪兵张铁军刘昌孝天津药物研究院天津市中药质量控制技术工程实验室天津300193 天津药物研究院新药评价中心释药技术与药代动力学国家重点实验室天津300193

中药药性理论是中药理论的核心内容之一,其中五味理论又是中药药性理论的核心内容。中药五味药性的客观表征是中药药性理论研究的钥匙,是阐释传统中药药性理论科学内涵的重要路径。基于五味药性的基本定义以及药物分子-味觉、嗅觉受体... 详细信息

中药药性理论是中药理论的核心内容之一,其中五味理论又是中药药性理论的核心内容。中药五味药性的客观表征是中药药性理论研究的钥匙,是阐释传统中药药性理论科学内涵的重要路径。基于五味药性的基本定义以及药物分子-味觉、嗅觉受体的相互作用关系,提出基于分子对接技术的中药五味药性表征的技术方法和研究路径,并结合本课题组实验研究,从味觉、嗅觉感知的生物学机制、分子对接技术原理、同源模建过程以及受体选择与五味药性表达等方面进行系统论述,从中药"五味"的滋味、气味属性角度,为中药药性理论研究提供可参照的研究方法。

关键词：五味药性中药药性分子对接味觉受体嗅觉受体

G蛋白偶联受体家族味觉受体的信号转导及应用研究进展

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食品科学 2016年第3期37卷 286-291页

作者：高茜朱洲海曾婉俐黄海涛周岚李雪梅夭建华云南中烟工业有限责任公司技术中心云南昆明650106

味觉是口中的物质与味觉受体细胞发生反应而产生的一种感觉。当呈味物质刺激味觉受体时,信号通过神经感觉系统传导到大脑,经过综合神经中枢系统的分析,从而产生味觉。近年来味觉受体、信号转导及应用研究引起了极大的关注,对细胞的大量... 详细信息

味觉是口中的物质与味觉受体细胞发生反应而产生的一种感觉。当呈味物质刺激味觉受体时,信号通过神经感觉系统传导到大脑,经过综合神经中枢系统的分析,从而产生味觉。近年来味觉受体、信号转导及应用研究引起了极大的关注,对细胞的大量研究结果表明不同的味觉通过不同的味觉受体产生。本文就G蛋白偶联受体(guanosine-binding protein coupled receptor,GPCR)家族味觉受体的信号转导过程及应用研究的进展进行综述。

关键词：味觉受体信号转导应用

味觉受体及其下游信号通路在小鼠雌性生殖系统的表达研究

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味觉受体及其下游信号通路在小鼠雌性生殖系统的表达研究

作者：王雪东北林业大学

学位级别：硕士

为了检测味觉受体nT1Rs(taste receptor family1members, mouse, mT1Rs)及其下游信号通路(a-gustducin、Gγ13)在小鼠雌性生殖系统的表达,探讨味觉在雌性生殖机能中可能发挥的作用及其在生殖医学方面的潜在应用。本实验采用半定量RT-PC... 详细信息

为了检测味觉受体nT1Rs(taste receptor family1members, mouse, mT1Rs)及其下游信号通路(a-gustducin、Gγ13)在小鼠雌性生殖系统的表达,探讨味觉在雌性生殖机能中可能发挥的作用及其在生殖医学方面的潜在应用。本实验采用半定量RT-PCR、超敏ABC免疫组化和Western Blot方法检测味觉受体mT1Rs(mT1R1、mT1R2、mT1R3)及其下游信号通路元件(a-gustducin、Cγ13)在6周龄间情期小鼠卵巢、子宫、输卵管组织中的基因表达和蛋白分布。结果发现,在小鼠雌性生殖系统中均发现味觉受体mT1Rs及其下游信号通路元件(a-gustducin、Gγ13)勺转录子,免疫组化和Western Blot研究进一步证实了味觉受体mT1Rs及其下游信号通路(a-gustducin、Gγ13)基因确实在小鼠卵巢卵母细胞、黄体颗粒细胞、子宫壁和输卵管黏膜上皮细胞处存在阳性分布。由此可见,味觉受体(mT1Rs)及其相关偶联G蛋白(a-gustducin、Gγ13)在雌性生殖系统中存在表达,预示着生殖系统也可对味觉进行感知,为进一步研究味觉受体在雌性生理机能中可能发挥的调控功能奠定初步的研究基础,同时也为有关味觉的细胞生物学研究提供新的发展方向。

关键词： G-蛋白味觉受体雌性生殖系统味觉感知

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味觉受体分子机制

生命的化学 2010年第5期30卷 810-814页

作者：陈大志叶春李萍西南交通大学生命科学与工程学院成都610031

味觉决定了动物的摄食,它提供了动物对食物极其重要的感觉信息。味觉可以分为甜、鲜、苦、酸和咸5种基本感觉形式。甜味受体基因有T1R2和T1R3基因,鲜味受体基因有T1R1、T1R3和mGluR4基因;苦味受体基因有T2R基因;PKD1L3和PKD2L1基因是候... 详细信息

味觉决定了动物的摄食,它提供了动物对食物极其重要的感觉信息。味觉可以分为甜、鲜、苦、酸和咸5种基本感觉形式。甜味受体基因有T1R2和T1R3基因,鲜味受体基因有T1R1、T1R3和mGluR4基因;苦味受体基因有T2R基因;PKD1L3和PKD2L1基因是候选的酸味受体基因;ENaC和TRPV1基因是咸味受体基因。本文综述了这五种味觉受体的基因表达、信号转导机制和分子进化机制的最新研究进展。

关键词：味觉受体信号转导分子进化