烟粉虱味觉受体鉴定与功能研究相关进展--渠成

2021年05月28日 10:49　　浏览次数：1220

大家好，我是来自蔬菜害虫研究室的渠成，今天与大家分享的内容是烟粉虱味觉受体鉴定与功能研究相关进展。

烟粉虱是一种世界性害虫，为害多种重要经济植物，是全球100 种最危险的入侵生物之一，其不仅自身刺吸植物汁液、分泌蜜露诱发煤污病，同时其也是多种重要植物病毒病的传播介体，对世界农作物生产造成巨大危害。在20 世纪90 年代中期，烟粉虱MEAM1 隐种（B 型）入侵到我国，由于其较强的适应性成功取代本地烟粉虱成为2007 年以前我国的主要隐种。而MED隐种（Q 型）则于2003 年首次在云南省发现，随后迅速扩散，在我国许多地区MED隐种取代MEAM1隐种成为当地主要烟粉虱隐种。

烟粉虱的寄主植物广泛，保守估计已超过600 种，尽管烟粉虱寄主种类非常多，但有一个显著的现象，就是烟粉虱对不同寄主植物存在较大的嗜性差异，表现在烟粉虱在不同寄主植物上的取食和产卵有明显的选择性，以及种群数量及危害的程度不同等。研究还发现，烟粉虱对不同取食偏好的寄主，其刺探取食行为也有明显差异。

昆虫在对寄主植物选择过程中，通常通过嗅觉感受系统和味觉感受系统共同发挥作用，烟粉虱也不例外。寄主植物气味能对烟粉虱产生引诱作用，嗅觉因素发挥了导向作用。在完成寄主植物定位后，烟粉虱通过对寄主植物的可溶性成分的刺吸取食，获得营养物质，味觉系统发挥了重要作用。味觉系统主要感知环境中非挥发性的化学物质，区分营养物质并避开有毒物质。许多昆虫都具有极其灵敏的味觉感受系统，在昆虫的取食选择、求偶、交配和产卵等行为过程中起着重要作用 。昆虫的味觉感器广泛分布在昆虫体表的各个部位，每个味觉感器内分布有感受不同刺激物质的味觉神经元。当环境中的刺激物质进入到昆虫味觉感器内，感器内味觉神经元中的味觉受体（gustatory receptors, Grs）能够“编码”外界化学物质的刺激信息，把刺激物的化学信号转换为电信号，通过神经轴突以脉冲的形式传送到中枢神经系统（Central nervous system, CNS）进行整合，然后CNS 输出调控行为的指令信息，受刺激昆虫完成对刺激物质的化学反应。

昆虫味觉受体类似于哺乳动物的嗅觉受体，是属于拥有7个跨膜域的G蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptors）的家族。昆虫味觉受体家族具有识别不同化合物的功能多样性，基于其配体的选择性，被分为4类：糖受体、Gr43a-like 受体、CO2 受体和苦味受体。迄今为止， 已发表的关于味觉受体的大多数研究集中于黑腹果蝇（Drosophilamelanogaster）中，关于农业害虫中味觉受体的功能却知之甚少，有关入侵害虫几乎为空白。

烟粉虱的味觉感受系统在对不同寄主植物的识别和适应中起着重要作用，对其作用模式和机理的阐释，将有助于揭示重大入侵生物在其种群扩散和迁徙过程中的味觉感受系统对寄主植物的适应规律。

前期我们从烟粉虱MED隐种基因组和头部转录组中鉴定到10个味觉受体基因，经过同源比对及进化树分析，发现其中一条为糖味觉受体基因。我们利用荧光定量PCR技术对10个味觉受体基因在烟粉虱不同龄期和组织中的表达进行了分析，发现两个基因是在雌雄成虫中高表达，四个基因在幼虫中高表达；7个基因在雌雄成虫头部高表达，1个基因在雄虫腹部高表达；并且我们用葡萄糖、果糖、麦芽糖、半乳糖等7种糖饲喂烟粉虱成虫，不同糖对烟粉虱糖味觉受体基因表达存在显著差异，果糖饲喂的粉虱糖味觉受体基因表达量最高；并且发现烟粉虱饲喂清水与饲喂糖水相比，粉虱产卵量显著降低，表明糖在烟粉虱生殖过程中起到重要作用；后期我们将采用钙成像技术进一步研究烟粉虱糖味觉受体的糖配体，并且探究糖受体基因感受后对烟粉虱生殖相关基因表达及生殖力的影响。

今天和大家分享的内容到此结束，感谢大家的收听。

撰稿人：渠成

审核人：靖俊杰

部门：蔬菜害虫研究室