[目的]气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)在昆虫寄主定位、产卵地选择等行为中发挥着重要作用,明确中华蜜蜂Apis cerana cerana AcerOBP14与配体的结合特性有助于阐明中华蜜蜂嗅觉识别的分子机制.[方法]通过qRT-PCR测定OBP14在20日龄中华蜜蜂成年工蜂、20日龄中华蜜蜂成年雄蜂、中华蜜蜂采粉蜂和意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica采粉蜂触角中的表达量.构建原核表达载体pET28a/A4cerOBP14,表达并分离纯化重组蛋白AcerOBP14.利用荧光竞争结合实验检测AcerOBP14与37种气味配体化合物的结合特性.[结果]qRT-PCR分析发现,OBP14在中华蜜蜂采粉蜂触角中的表达量极显著高于20日龄中华蜜蜂成年工蜂和雄蜂以及意大利蜜蜂采粉蜂中的.荧光竞争结合实验表明,AcerOBP14与蜂王信息素、告警信息素、那氏信息素及多种植物挥发物都具有结合能力,其中与β-罗勒烯的结合能力最强,解离常数Ki=0.297 μmol/L.[结论]AcerOBP14的配体结合谱较宽,暗示其可能参与了中华蜜蜂的多种生理行为反应,且在中华蜜蜂的采粉行为中发挥着重要作用.

昆虫主要依靠嗅觉系统寻找食物、发现配偶、控制交配、选择产卵地、逃避天敌等,因此嗅觉系统对昆虫的繁殖和生存至关重要.气味受体(odorant receptor,OR)是嗅觉系统中的关键成分之一,可被信息化合物激活引发特定行为产生.随着测序技术的发展,大量的农业昆虫的基因组和转录组被测序,从测序数据中分析获得了它们的OR家族.现在OR功能研究经常用到外源表达系统和CRISPR/Cas9系统.外源表达系统结合记录系统可用于目标OR表达和配体筛选,CRISPR/Cas9系统可从昆虫染色体上敲除目标OR基因,进而利用电生理技术和行为学实验研究其功能.本文系统总结了鳞翅目、直翅目、半翅目、双翅目、膜翅目和鞘翅目6个目30个种的农业昆虫OR的气味分子反应谱及功能,尤其是鳞翅目农业昆虫.农业昆虫的性信息素往往是由雌虫产生的两种或两种以上成分按一定比例组成的混合物,包括在种间生殖隔离中起作用的行为拮抗剂.每个种因此具有多个性信息素的受体,共同感受这些信息素信息,调控种内和种间性行为.有些OR可调谐至主要针对植物挥发物,包括花香气味,在寄主植物选择和雌虫选择产卵地等行为中起作用.聚集信息素受体可特异地被聚集信息素激活,引起聚集行为;报警信息素受体可特异地被报警信息素激活,引起排斥行为.研究农业昆虫OR的气味分子反应谱和功能可为开发在害虫防控中应用的性诱剂、食诱剂、拒食剂、聚集信息素等奠定理论基础.最后我们对未来的主要研究方向提出了以下建议:(1)开发新的外源OR表达系统;(2)研究在雌虫中特异调谐至针对雄虫产生的性信息素的性信息素受体的功能;(3)探讨OR与气味分子之间特异性相互作用的分子机制.

目的 ·探索新型冠状病毒(SARS-COV-2)感染人体后,人嗅觉神经上皮细胞的基因组学变化,建立差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)的蛋白互作(protein-protein interactions,PPI)网络等,了解SARS-COV-2感染对人嗅觉神经上皮细胞的影响,为新型冠状病毒肺炎的防治提供参考依据.方法 ·采用NetworkAnalyst分析公共数据集GSE151973,挑选DEGs,进行基因本体(Gene Ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)信号通路分析,创建PPI网络、DEGs-microRNA调控网络、转录因子-DEGs调控网络、环境化学物-DEGs调控网络以及药物-DEGs调控网络,使用Cytoscape 3.7.2进行图视化.结果 ·SAR-COV-2侵袭人嗅觉神经上皮细胞后,基因表达谱部分发生明显上调或下调,共发现了568个DEGs,其中上调基因550个(96.8％),下调基因18个(3.2％);通过富集分析,DEGs主要参与鼻呼吸和嗅觉上皮的内皮发育、血管生成等生物学过程,N端肉豆蔻酰化结构域结合等分子功能表达.PPI网络提示RTP1和RTP2为核心蛋白;MAZ为最具有影响效应的转录因子;Hsa-mir-26b-5p对DEGs的调控作用最明显;环境化学物丙戊酸钠对DEG最具影响;药物乙醇对DEGs的调控最具有影响.结论 ·感染SAR-COV-2后嗅觉神经上皮细胞基因表达明显改变,SARS-CoV-2可能通过抑制PAX7功能来抑制肌肉卫星细胞的增殖分化.RTP1、RTP2可能通过促嗅觉受体上膜的能力以及其对气味配体反应性抵抗SARS-CoV-2,MAZ可能通过影响细胞的生长、增殖调控DEGs;microRNA、环境化学物和药物在人嗅觉神经上皮细胞抗SAR-COV-2感染过程中也发挥着不可忽视的作用.