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植保质安所在草地贪夜蛾性信息素结合蛋白研究上取得新进展

发布时间:2022-06-21 10:36   来源:天游线路测速登录中心植保所    阅读: 次   字体:[大] [中] [小]   保护视力色:       

草地贪夜蛾是一种毁灭性的农业害虫,属世界十大植物害虫之一。2019年草地贪夜蛾入侵我国,并迅速成为威胁玉米等粮食作物生产的重大害虫。当前草地贪夜蛾的防治仍主要依赖化学药剂,由于该虫在原产地美洲国家已具有严重抗药性,且入侵中国种群,经过基因组测序发现对有机磷类、有机氯类和拟除虫菊酯类药剂有较高的抗性基因变异频率,国内采集的种群经过室内生物测定也发现对有机磷类、有机氯类和拟除虫菊酯类药剂的致死中浓度较高。因此研发并推广行而有效的非化学防治技术,对于草地贪夜蛾的可持续防控意义重大。性诱剂是监测草地贪夜蛾雄虫、干扰成虫交配的有效手段。目前已知草地贪夜蛾性信息素成分主要有4种,但不同国家的地理种群这4种性信息素组分的比例存在一定差异。基因组测序结果显示草地贪夜蛾体内存在4种性信息素结合蛋白,但这4种性信息素结合蛋白是否都具有和性信息素结合的能力并不清楚。

最近,植保质安所农业昆虫综合治理与利用团队与北京农林科学院等单位的相关团队联合在中科院1区top期刊International Journal of Biological Macromolecules(2021年影响因子6.953)以“PBP1 plays key roles in sex pheromone reception of the fall armyworm”为题发文,明确了PBP1是4个已知性信息素结合蛋白中起主要功能的性信息素结合蛋白。

实验主要通过电生理和行为学实验证明4种性信息素成分对雄成虫都具有吸引作用;通过定量PCR实验明确了4个性信息素蛋白基因在雌雄虫中的表达,发现PBP1、PBP2、PBP3在雌雄触角中的表达量存在显著差异;最后体外合成了4个性信息素结合蛋白,并利用荧光竞争结合实验验证4个性信息素结合蛋白分别和4种性信息素化学物质的结合能力,结果发现PBP1和4种性信息素化学物质的结合能力都较强,从而认为PBP1在草地贪夜蛾识别性信息素的过程中起关键作用。本研究结果能为行为调控草地贪夜蛾提供基础,从而推动防控这一害虫的综合治理进程。

图1草地贪夜蛾成虫对四种性信息素的电生理和行为学反应

图2 草地贪夜蛾四种性信息素结合蛋白的系统进化分析及在成虫中的表达量

图3 四种性信息素组分和性信息素结合蛋白的荧光竞争结合能力

植保质安所钟永志博士为论文第一作者,植保质安所陈浩梁副研究员和广东科学院动物研究所唐瑞博士为共同通讯作者。植保质安所谢明惠、林璐璐、苏卫华、徐丽娜,北京农林科学院植保环保所李峰奇、狄忠娟,广东科学院动物研究所的陈佳琪、孔祥鑫,CABI东亚东南亚中心的张峰主任参与了部分工作。研究工作得到了国家重点研发计划项目(2021YFD1400703)的资助。

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.06.068