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台湾乳白蚁味觉受体基因的表达及功能分析

台湾乳白蚁味觉受体基因的表达及功能分析

作者：马原飞浙江农林大学

学位级别：硕士

台湾乳白蚁Coptotermes formosanus Shiraki在我国分布广泛,对房屋建筑、林业作物等均会造成严重危害。作为一种社会性昆虫,台湾乳白蚁长期生活于地下,其示踪,蚁巢清理,食物的寻找和鉴别等行为均高度依赖化学感受系统。本研究重点探究... 详细信息

台湾乳白蚁Coptotermes formosanus Shiraki在我国分布广泛,对房屋建筑、林业作物等均会造成严重危害。作为一种社会性昆虫,台湾乳白蚁长期生活于地下,其示踪,蚁巢清理,食物的寻找和鉴别等行为均高度依赖化学感受系统。本研究重点探究了味觉受体基因在糖味及苦味物质识别方面的功能,有助于深入了解味觉系统在台湾乳白蚁食物识别方面发挥的作用,为台湾乳白蚁的绿色防治提供理论依据。通过对台湾乳白蚁转录组数据库进行分析,测定了味觉受体基因在不同组织的表达情况,通过分子对接技术模拟了味觉受体基因与配体物质的结合情况,并通过RNAi技术对味觉受体基因进行干扰,了解其对台湾乳白蚁取食行为的影响,主要研究结果如下:通过转录组数据筛选,基因序列比对,蛋白结构分析及基因扩增工作,一共获得6条味觉受体基因的开放阅读框,通过序列聚类和系统进化分析,推测CforGR12可能在糖类识别方面发挥作用,Cfor GR23可能在苦味物质识别方面发挥作用。通过组织表达谱分析,发现各味觉受体基因在白蚁全虫各部位均有表达,Cfor GR2在触角、口器、头及足表达量较高;Cfor GR10在触角、口器、足表达量较高,Cfor GR12在头部表达量较高;Cfor GR13在触角及足表达量较高;Cfor GR14在触角、口器、足表达量较高;Cfor GR23在触角、头部、口器、身躯表达量较高,符合味觉受体基因的表达特征。通过分子对接模拟了台湾乳白蚁味觉受体和配体物质的结合情况,CforGR10与海藻糖、纤维二糖、乳糖结合能绝对值较高,分别为7.1 kcal/mol,7.3 kcal/mol和7.3kcal/mol;Cfor GR12与海藻糖、纤维二糖结合能绝对值较高,分别为7.4 kcal/mol和7.3 kcal/mol;Cfor GR14与纤维二糖结合能绝对值较高,为7.1 kcal/mol;Cfor GR23与奎宁结合能绝对值最高,为8.0 kcal/mol,推测味觉受体在识别相关物质方面发挥作用。通过行为学及RNAi技术进行验证实验,未观察到白蚁对糖类物质的显著趋性,仅有果糖的吸引效果在CforGR14被干扰后明显减弱,虽然CforGR14受体与果糖结合力并不强,但Cfor GR14可能参与台湾乳白蚁对果糖识别过程。此外,苦味物质奎宁可以引起台湾乳白蚁的明显忌避反应,而在对Cfor GR23基因进行干扰后,忌避反应减弱,推测Cfor GR23可能在台湾乳白蚁对奎宁物质的识别过程中发挥作用。综上所述,本研究揭示了味觉受体基因在台湾乳白蚁糖及苦味物质识别中的潜在作用,为白蚁化学感受系统提供了新的见解,为环境友好型害虫治理提供了新的理论依据。

关键词：台湾乳白蚁味觉受体基因 RNAi 糖受体苦味受体忌避反应

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斑痣悬茧蜂味觉受体基因的鉴定和表达分析

斑痣悬茧蜂味觉受体基因的鉴定和表达分析

全国桑树产业发展学术研讨会

作者：廖成武张晓瑞褚杰盛晟王俊吴福安张健江苏科技大学中国农业科学院蚕业研究所

味觉感受系统在昆虫的生存、繁殖、取食、交配和产卵等行为过程中具有重要作用,而味觉受体基因在这个系统中发挥关键作用。味觉受体基因主要在口器等味觉器官中表达,参与昆虫对可溶性气味的反应和识别信息素等生理和行为过程。一些味觉... 详细信息

味觉感受系统在昆虫的生存、繁殖、取食、交配和产卵等行为过程中具有重要作用,而味觉受体基因在这个系统中发挥关键作用。味觉受体基因主要在口器等味觉器官中表达,参与昆虫对可溶性气味的反应和识别信息素等生理和行为过程。一些味觉受体基因也在触角树突中表达,主要负责识别和结合CO。味觉受体基因和气味受体基因属于同一基因亚家族,它们都具有7个跨膜域,但味觉受体基因的序列和受体蛋白结构比气味受体更为保守,这可能是由于它具有对相关气味信号相对较小的感受范围。自从人们首次在果蝇Drosophila melanogaster中鉴定出味觉受体基因以来,借助于不断成熟的昆虫基因组和转录组测序技术,一大批味觉受体基因在模式昆虫中被筛选和鉴定出来,但在膜翅目昆虫中却鲜有涉及。斜纹夜蛾Spodoptera litura近年来在我国蚕桑产区对桑树的为害日益严重。斑痣悬茧蜂是斜纹夜蛾、甜菜夜蛾Spodoptera exigua、棉铃虫Helicoverpa armigera等鳞翅目重要害虫的优势寄生性天敌。我们通过前期构建的斑痣悬茧蜂Meteorus pulchricornis触角转录组,以中红侧沟茧蜂Microplitis mediator,意大利蜜蜂Apis mellifera,丽蝇蛹集金小蜂Nasonia vitripennis,松褐天牛肿腿蜂Sclerodermus sp的味觉受体基因为参考序列,使用Bioedit软件鉴定候选味觉受体基因,共鉴定出13个味觉受体基因。序列分析表明,这些受体基因编码75-433个氨基酸,其中,12个味觉受体基因具有完整的开放阅读框(ORF)。系统进化树分析表明斑痣悬茧蜂味觉受体基因与其它膜翅目昆虫的糖类受体基因聚在同一进化枝。利用qRT-PCR技术对这13个味觉受体基因进行了组织表达谱分析,发现大部分味觉受体基因在触角中特异性表达,仅1个味觉受体基因在腹部中特异性表达。这些结果表明味觉受体基因可能在斑痣悬茧蜂的化学感受和生长发育的过程中具有多种功能。虽然有越来越多的有关昆虫味觉感受系统的研究,但是对于昆虫的基础味觉信号识别以及这些信号如何影响取食行为的分子机制的研究仍鲜有涉及。本研究对于全面揭示寄生性膜翅目昆虫的嗅觉行为机制具有重要的参考价值,同时,也为充分发挥寄生性膜翅目昆虫的控害效果提供新的思路。

关键词：味觉受体基因斑痣悬茧蜂斜纹夜蛾桑树转录组

来源： cnki会议评论

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鳞翅目昆虫味觉受体基因研究进展

科技资讯 2012年第33期10卷 154-154页

作者：周东升曹丽敏刘健晖唐姣玉衡阳师范学院生命科学系湖南衡阳421008

鳞翅目昆虫幼虫通过味觉感受器中的味觉神经元来感受外界的化学物质。味觉受体基因表达在味觉组织中,不同的味觉受体基因表达决定了昆虫幼虫的不同味觉感受。本文综述了鳞翅目昆虫幼虫的味觉受体基因研究近况,可为鳞翅目昆虫的味觉研究... 详细信息

鳞翅目昆虫幼虫通过味觉感受器中的味觉神经元来感受外界的化学物质。味觉受体基因表达在味觉组织中,不同的味觉受体基因表达决定了昆虫幼虫的不同味觉感受。本文综述了鳞翅目昆虫幼虫的味觉受体基因研究近况,可为鳞翅目昆虫的味觉研究提供参考。

关键词：鳞翅目幼虫味觉受体基因

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绵羊味觉受体第一家族基因外显子多态性分析

中国畜牧兽医 2016年第8期43卷 2081-2094页

作者：轩俊丽马晓萌袁泽湖胡师金王慧华魏彩虹赵福平张莉杜立新中国农业科学院北京畜牧兽医研究所北京100193 甘肃农业大学动物科学技术学院兰州730070

为了探讨绵羊味觉受体第一家族(taste receptor family 1member,T1R)基因外显子多态性及其基因型在乌珠穆沁羊和湖羊群体中分布的差异性,试验采用DNA池直接测序及飞行时间质谱(MALDI-TOFMS)法对中国蒙古系两个绵羊品种共172个个体T1Rs... 详细信息

为了探讨绵羊味觉受体第一家族(taste receptor family 1member,T1R)基因外显子多态性及其基因型在乌珠穆沁羊和湖羊群体中分布的差异性,试验采用DNA池直接测序及飞行时间质谱(MALDI-TOFMS)法对中国蒙古系两个绵羊品种共172个个体T1Rs基因外显子的遗传变异情况进行分析,利用生物信息学软件预测多态位点对T1Rs基因mRNA二级结构和蛋白质二级结构的影响。结果表明,在两个群体的T1R家族基因中筛查到9个SNPs。独立性卡方检验显示有5个多态位点基因型的分布在两个绵羊群体中存在显著性差异(P基因上的SNP2,TAS1R2基因上的SNP4、SNP7和SNP8,TAS1R3上的SNP10,其中,SNP2、SNP7和SNP10为同义突变;SNP2和SNP10导致相应基因mRNA二级结构和最小自由能的改变,而SNP7仅导致TAS1R2基因最小自由能发生改变;SNP4和SNP8为错义突变,分别导致TAS1R2蛋白质中第379位天冬酰胺变为丝氨酸和第701位苏氨酸变成蛋氨酸,且突变前后受体蛋白的二级结构均发生改变。

关键词：绵羊味觉受体基因多态性生物信息学

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重要农业害螨的发生情况及其对寄主的选择差异研究

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重要农业害螨的发生情况及其对寄主的选择差异研究

作者：胡琪琪南京农业大学

学位级别：硕士

植食性叶螨分布非常广泛,是威胁我国农业生产的一类极为重要的害虫。它们具有广泛的寄主范围和差异化的取食偏好,即便是拥有较高抗虫性的番茄,也时常受到专食性伊氏叶螨的为害。专食性叶螨通常只对某一个科的寄主植物进行取食为害,而广... 详细信息

植食性叶螨分布非常广泛,是威胁我国农业生产的一类极为重要的害虫。它们具有广泛的寄主范围和差异化的取食偏好,即便是拥有较高抗虫性的番茄,也时常受到专食性伊氏叶螨的为害。专食性叶螨通常只对某一个科的寄主植物进行取食为害,而广食性叶螨虽然能取食多种类型的植物,但它们对不同的寄主植物也会有不同的表现和选择。然而叶螨对寄主植物选择性的机制至今还不清楚。因此,本研究首先对我国不同地区和寄主植物上的叶螨进行了采样和鉴定,调查了田间叶螨种类的发生情况。然后根据调查结果,从中选择5种食性偏好有差异的叶螨,通过叶碟选择实验和Y型嗅觉仪生物学实验,探究了叶螨的嗅觉和味觉感受在叶螨寄主选择中的作用。最后,利用实验室前期测定的我国优势害螨——截形叶螨的全基因组,分析了可能参与味觉感受的基因家族和苦味受体基因,从分子层面探讨了叶螨进行寄主选择的遗传基础;并通过转录组测序分析了寄主转移过程中化学感受基因的表达调控。这些结果将为叶螨进行寄主识别和取食选择的研究提供参考。主要结果如下:1.田间叶螨发生种类调查对我国11个省市田间叶螨的采样与调查发现,田间最常见的叶螨种类是截形叶螨(32.35%)和红叶螨(23.53%),它们为害的寄主植物种类也是最多的,包含5种不同的寄主植物。然后,本研究对8个省份的83个截形叶螨样本和6个省份的38个红叶螨样本进行遗传多样性分析,结果发现截形叶螨COI基因总体单倍型多样性(Hd)为0.658,核苷酸多样性(π)为0.00275。随着玉米等作物的种植面积的增加,截形叶螨在北方地区不断扩张,成为北方地区的重要螨类。红叶螨COI基因总体单倍型多样性(Hd)为0.762,核苷酸多样性(π)为0.00448。遗传多样性最高的是贵州和甘肃种群,单倍型多样性(Hd)为0.667,核苷酸多样性(π)为0.00169。红叶螨在南方和北方的遗传多样性均高于截形叶螨,因此它不应被认定为入侵种,而是我国长期发生的叶螨种类。2.叶螨对寄主的选择性本研究推测叶螨的田间发生情况可能与其寄主选择有关。从田间调查结果中选择5种叶螨进行寄主选择实验以此来验证叶螨化学感受器的作用。叶碟选择性实验结果表明,专食性的伊氏叶螨偏好取食茄科植物(番茄、茄子)(P味觉来进行寄主选择。本研究利用Y型嗅觉仪实验来探究叶螨是否会通过嗅觉感受区分寄主与非寄主植物。结果发现5种叶螨的选择性无显著规律,也没有对豆科植物或茄科植物表现出任何显著性偏好(P>0.05),进一步确定了味觉感受在叶螨寄主选择中的关键作用。主成分分析结果显示,伊氏叶螨与其它4种叶螨进行寄主选择行为的相似度低,3种较新种的叶螨(二斑叶螨、红叶螨和截形叶螨)聚为一簇,寄主选择的行为更接近,这可能与叶螨之间亲缘关系相一致。3.截形叶螨中味觉相关基因的鉴定及差异表达基因的筛选通过对截形叶螨全基因组的深入挖掘,本研究共鉴定到214个味觉受体(GRs)基因、18个离子受体(IRs)基因和53个上皮钠通道(ENa Cs)基因。与果蝇相比,GRs和ENa Cs基因发生了高度扩张。我们还通过同源比对共鉴定到20个苦味受体基因,可能在苦味识别中发挥重要作用。寄主转移试验发现,当截形叶螨从菜豆转移至番茄时,有23.8%的GRs基因和26.8%的ENacs基因进行上调表达;当截形叶螨从菜豆转移至茄子时,有11.2%的GRs,27.8%的IRs基因和30.2%的ENacs基因上调表达。这表明截形叶螨不同类型的味觉受体基因对寄主转移的响应不同。

关键词：截形叶螨寄主选择味觉感受全基因组味觉受体基因

暗纹东方鲀化学感觉行为学研究及相关分子生物学探索

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暗纹东方鲀化学感觉行为学研究及相关分子生物学探索

作者：马嵩苏州大学

学位级别：硕士

暗纹东方鲀是基因组模式生物生物——红鳍东方鲀在我国特有的近缘种之一。其对化学刺激的应答模式的研究一直没有实质性进展。红鳍东方鲀和斑马鱼等模式生物存在一种和化学感觉相关的味觉受体基因,但是这些味觉受体基因究竟与哪些化学... 详细信息

暗纹东方鲀是基因组模式生物生物——红鳍东方鲀在我国特有的近缘种之一。其对化学刺激的应答模式的研究一直没有实质性进展。红鳍东方鲀和斑马鱼等模式生物存在一种和化学感觉相关的味觉受体基因,但是这些味觉受体基因究竟与哪些化学感觉行为有关联性均没有报道。本研究对不同化学物质处理下暗纹东方鲀的感觉行为进行了统计分析,得到了暗纹东方鲀两种规格鱼针对各种物质的不同的诱因系数,实验结果显示不同规格的暗纹东方鲀在化学感觉偏好上没有明显差异。对几种肉类行为反应上,实验鱼明显偏好南美白对虾肌肉、鸡肉浆和螠蛏肉。对植物的行为反应上,实验鱼比较偏好芹菜茎。对几种氨基酸及其衍生物的行为反应上,实验鱼比较偏好甘氨酸、丙氨酸、牛磺酸和DMPT,对酵母浸膏有微弱的回避反应。行为反应与物质浓度无必然正相关关系。通过对暗纹东方鲀味觉受体相关候选基因克隆以及组织差异性表达谱的研究,结合暗纹东方鲀的化学感觉行为和生物信息学分析,对暗纹东方鲀化学感觉行为与味觉应答的分子机理进行了研究,以期了解味觉受体基因在化学感觉行为反应中可能存在的作用。根据NCBI公布的鱼类味觉受体相关基因序列设计了多组特异性引物,用PCR方法对T2R1、T1R1、T1R2b、T1R2a等味觉受体基因进行了克隆,测序和分析。从暗纹东方鲀基因组中克隆了3条包含完整ORF框的味觉受体基因(T2R1为921 bp,T1R2b为3124 bp,T1R1为3376 bp),2条T1R2a的基因片段(分别为1072 bp和1694bp)。测序后与红鳍东方鲀相应的序列比对发现,T2R1序列同源性高达99.2%,有7个碱基差异,推测的表达蛋白有5个氨基酸差异;T1R1序列同源性达98.9%,相差27个碱基,推测的表达蛋白有11个氨基酸差异。T1R2b序列同源性达99.2%,相差19个碱基,推测的表达蛋白有8个氨基酸差异。克隆的T1R2a基因片段序列同源性达98.3%,相差47个碱基。通过生物信息学分析可知,得到的味觉受体第1家族的T1R1和T1R2b都符合此家族基因的6外显子、5内含子结构特征,翻译蛋白质相应的位置出现了此家族信号位点和功能域。得到的味觉受体第2家族韵T2R1基因无内含子,符合此家族基因的结构域特征。预测蛋白质的结构分析证明此类味觉受体基因属于G蛋白偶联受体超家族的成员。暗纹东方鲀味觉受体在各组织中出现表达差异:T2R1在口腔上皮中表达量高于其他各组织,各基因在其他组织中的表达量极少,提示味觉受体基因可能和化学感觉行为瞬间反应关联性不大。

关键词：暗纹东方纯味觉受体基因化学感觉行为

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小菜蛾喙管的结构与味觉功能研究

小菜蛾喙管的结构与味觉功能研究

作者：谢佼昕山西农业大学

学位级别：硕士

小菜蛾(Plutella xylostella L.)是严重为害十字花科植物的主要害虫之一,羽化后成虫需靠喙管吸食蜜露等营养物质来维持在交配、寄主植物选择和产卵期间的生命活动,但目前对小菜蛾喙管结构与功能的研究尚未见报道。本论文研究了小菜蛾成... 详细信息

小菜蛾(Plutella xylostella L.)是严重为害十字花科植物的主要害虫之一,羽化后成虫需靠喙管吸食蜜露等营养物质来维持在交配、寄主植物选择和产卵期间的生命活动,但目前对小菜蛾喙管结构与功能的研究尚未见报道。本论文研究了小菜蛾成虫对甜味物质的喜好性,及苦味物质对取食喜好性的抑制作用;利用扫描电镜(SEM)观察了小菜蛾喙管的结构及感器类型;通过前期转录组测定,筛选了三个味觉受体基因,利用荧光定量PCR检测了这三个基因在不同组织中的表达情况。初步分析了小菜蛾成虫喙管的功能,具体研究结果如下:1.小菜蛾喙管的结构组成小菜蛾的喙管由两根延长的外颚叶链锁形成。喙管背部链锁方式主要是通过上、下两侧的柳叶板相互重叠紧密结合,靠近喙管顶端部位仅为上柳叶板重叠。喙管腹部链锁通过两外颚叶的齿状钩互锁结合,每个齿状钩由形状相似的上齿钩和下齿钩组成,从喙管基部到顶端,齿状钩长度逐渐增加,但是上齿钩长于下齿钩,两齿钩之间有间隙可供对侧齿状钩插入。2.小菜蛾对甜味和苦味物质的敏感性测定用浓度为1OOmM的蔗糖、果糖、麦芽糖和海藻糖刺激小菜蛾雌雄成虫触角末端时均能引起喙管伸长反应,其中对蔗糖反应最明显,达到60%以上,对果糖的反应最不明显,仅为20%。对于不同种类的甜味物质,雄虫反应差异较小,后续只对雌虫进行测定。但随着糖溶液浓度的升高,雌虫喙管伸长反应趋势随糖的种类不同而不同。小菜蛾雌虫对于奎宁、苯甲地那铵和黄连素这三种苦味物质的识别极其敏感,在较低浓度下就能引起小菜蛾的忌避行为,引起的忌避反应达90%以上。3.小菜蛾喙管感器的类型小菜蛾喙管上分布有刺型感器(SCh)、锥型感器(SBa)和栓锥型感器(SSt)3种感器,其中根据分布位置不同,锥型感器可以分为外锥型感器(ESB)和内锥型感器(ISB)型两个亚型。小菜蛾喙管的神经仅投射在大脑的咽下神经节部位,故推测喙管的感器为味觉感器。4.小菜蛾三种味觉受体基因的克隆和组织表达分析克隆到了三条味觉受体基因的全长序列,分别命名为PxyGr1、PxyGr2和PxyGr3。PxyGr1的开放阅读框全长1443bp,编码481个氨基酸;PxyGr2的开放阅读框全长1020bp,编码340个氨基酸;PxyGr3的开放阅读框全长1401bp,编码467个氨基酸。通过建立进化树及序列比对,推测PxyGr1,PxyGr3可能为CO2受体,PxyGr2可能为糖受体。qPCR结果显示,PxyGr1只在小菜蛾成虫的触角和喙管有表达,PxyGr2和PxyGr3在成虫触角、足、下唇须和喙管中均有表达,但PxyGr2在下唇须中表达量极低,PxyGr3在下唇须中表达量最高,在其他组织表达量极低。

关键词：小菜蛾喙管结构感器神经投射味觉受体基因

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昆虫味觉之新说

农药市场信息 2019年第18期 67-68页

作者：张金平

昆虫真的有味觉吗?所有的动物都会用味觉来区分可食用和不可食用的食物,这是避免有毒食物或过量摄入某些化合物(如盐)的重要功能。但不同的物种其味觉感受器数量差异很大,有些动物的味觉极其迟钝,而有些动物的味蕾却遍布全身,最高可达1... 详细信息

昆虫真的有味觉吗?所有的动物都会用味觉来区分可食用和不可食用的食物,这是避免有毒食物或过量摄入某些化合物(如盐)的重要功能。但不同的物种其味觉感受器数量差异很大,有些动物的味觉极其迟钝,而有些动物的味蕾却遍布全身,最高可达17.5万个,要知道成年人大约只有1万个味蕾。一提到昆虫对味道的感觉,很多人都会想到它的嗅觉,其实昆虫也有味觉。很多昆虫具有极其灵敏的味觉感受

关键词：味觉受体基因基因家族下颚须取食抑制素

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昆虫味觉受体的研究进展

昆虫味觉受体的研究进展