家蚕气味结合蛋白基因时空表达的研究

【摘要】： 气味结合蛋白(OBP)与气味信息物质发生作用,是昆虫产生嗅觉及觅食、求偶等行为反应的第一步,具有特殊的作用和意义。家蚕的嗅觉灵敏,是研究昆虫化学通讯的理想模型。近年来,国内外对家蚕嗅觉相关蛋白质,如化学感受蛋白、气味受体等进行了广泛的研究,但是对家蚕OBP的时空表达缺乏系统研究。探明OBP的表达规律不仅可进一步阐明家蚕行为反应的本质,为控制害虫、开发家蚕饲养新技术提供理论依据,而且对于研究动物的嗅觉识别机制具有重要的启示作用。为此,本论文利用半定量RT-PCR等方法,从mRNA转录水平上测定家蚕不同发育阶段、不同组织器官及不同食性蚕品种的7种obp基因(gobp1、gobp2、abp、abpx、pbp1、pbp2、pbp3)表达的差异。主要结果如下: ⑴在家蚕幼虫期各组织器官中只检测到ABP和ABPX两种obp基因的表达,其它5种obp基因在mRNA转录水平上则没有检测到任何表达。但在家蚕成虫期7种obp基因均有不同程度表达。幼虫与成虫obp基因表达的差异,可能与其嗅觉感受谱和嗅敏度不同有一定关系。 ⑵检测了幼虫头部三个不同的发育时期ABP和ABPX基因表达。发现5龄取食期和熟蚕期的相对表达量高于4龄眠期。这可能与眠期嗅敏度下降有一定关系。 ⑶通过摘除触角、下颚须等方法探讨了幼虫头部嗅觉器官obp基因的表达情况。结果表明,5龄取食期ABP基因和ABPX基因及熟蚕期ABPX基因的相对表达量因摘除触角或下颚须而显著下降,而在4龄眠期摘除则对表达量无显著影响。这说明幼虫期obp基因不仅在具有嗅觉感器的触角和下颚须中表达,而且也在头部其他部位表达。 ⑷ABP和ABPX基因不仅在具有嗅觉器的头部表达,在幼虫的胸足、腹足、丝腺、中肠、脂肪体、马氏管等非嗅觉器官中也普遍存在高表达。 ⑸对人工饲料和非桑植物摄食性不同的广食、C108和丰一3个蚕品种,幼虫期头部ABP和ABPX基因的相对表达量均是C108最低,而其食性为中等水平。说明食性的广、狭与obp基因表达量并无直接关系。 ⑹蛹和成虫触角中7种obp基因均有表达,但不同发育时期的表达存在差异。羽化前5天雌蛹GOBP2基因以及雌雄蛹的PBP2和PBP3基因没有表达,PBP1基因的表达量也很少。其余基因在从羽化前5天的蛹到羽化后4天的成虫均有表达,其中GOBP基因和PBP基因以羽化前1天及羽化当天的表达量较高,而ABP基因各时期的表达量差别较小。雌雄之间7种obp基因在不同时期的相对表达量多数不存在显著差异。 ⑺测定了羽化前1天雌雄蚕蛹(潜成虫)的触角、胸足和翅中7种obp基因的表达情况。发现各种基因在触角中全部表达而且相对表达量最高,其次是胸足,翅中的相对表达量最低。其中2种GOBP基因及PBP2和PBP3基因在翅中无表达。雌雄间的相对表达量多无显著差异。 ⑻测定了羽化当天雌雄成虫的触角、去触角头部、胸足、翅、体壁、腹末端(含外生殖器)及脂肪体等组织器官中7种obp基因的表达的差异。发现所有基因在触角中均有表达,而且相对表达量最高,雄性的表达量不同程度高于雌性。GOBP1、ABP和PBP1三个基因在所有测定的器官组织中均有表达,其余4种基因则在有些组织器官中不表达。与羽化前1天obp基因的表达情况存在一定差异。 ⑼测定了广食、C108和丰一品种成虫触角中obp基因表达的差异。结果表明,GOBP基因、ABP基因及PBP1基因的相对表达量品种之间及雌雄之间差异较小,但PBP2和PBP3基因的相对表达量均是广食和C108显著高于丰一。 ⑽试验发现,ABP基因在所测定的各个发育阶段、所有组织器官及蚕品种中均有较高表达,无时间特异性和组织特异性,很可能ABP基因还具有其他功能。关于obp基因表达与嗅觉反应、行为及食性的关系,各种OBP的具体功能等还有待进一步研究。