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梨小食心虫嗅觉通讯的分子机制研究

获奖分类: 陕西省科学技术进步奖

获奖名称: 梨小食心虫嗅觉通讯的分子机制研究

获奖年份: 2022

获奖级别: 三等奖

主要完成单位: 延安大学,西北农林科技大学

主要完成人: 李广伟,仵均祥,陈秀琳,许向利,陈丽慧,李伯辽,徐世才

成果简介:


       本成果是在陕西省苹果、桃、梨等仁果和核果类果树种植面积不断扩大,梨小食心虫为害逐年加重,高剂量、高频率施用化学农药导致果品农药残留超标、害虫抗药性增加、果园有害生物生态制约机制失衡的背景下提出的。首先利用梨小食心虫、李小食心虫、苹果蠹蛾、桃蛀螟、桃小食心虫5种性诱剂在果树整个生长季的诱捕监测,明确了陕西省主要果树种植县区食心虫的发生种类、优势种群以及在田间的种群消长动态。在明确优势种群的基础上,以桃、梨、苹果园重要害虫梨小食心虫的嗅觉通讯为切入点,通过二代测序和三代测序技术发掘和鉴定梨小食心虫主要嗅觉器官触角中的相关基因,包括气味结合蛋白(OBPs)、化学感受蛋白(CSPs)、气味受体(ORs)、离子受体(IRs)、感受神经元膜蛋白(SNMPs)和气味降解酶(ODEs)等基因,通过测定不同嗅觉基因在雌雄虫触角中的mRNA转录水平,初步确定在嗅觉通讯中可能起关键作用的基因并用于后续研究。通过构建原核表达系统表达重组OBPs和CSPs,利用荧光竞争结合试验测定了梨小食心虫17种OBPs和5种CSPs结合性信息素和寄主植物挥发物的能力,筛选了能够高效结合梨小食心虫具有行为活性的寄主植物挥发物的关键OBPs和CSPs,然后利用RNA干扰试验验证关键OBPs和CSPs作为靶标基因在阻断梨小食心虫嗅觉通讯联系从而实现无公害治理该虫的潜力。气味受体ORs在嗅觉信号传导途径中起着关键作用,本项目通过RNA干扰试验、双电极电压钳试验明确了共同气味受体Orco、普通气味受体ORs在性信息素、普通寄主植物挥发物信号识别、传导中的作用。通过系统研究,明确了挥发性气味分子如何进入梨小食心虫触角感觉器内部,气味分子如何被运输蛋白OBPs和CSPs识别、转运和释放,气味分子如何激活位于感受神经元树突膜上的气味受体从而激活信号转导途径等系列理论问题。本项目在全国率先突破了利用人工饲料周年继代饲养梨小食心虫的技术难题,开发了数种监测梨小食心虫的诱捕器以及嗅觉行为选择试验装置,明确了性诱剂诱捕和迷向防治的效果及最佳使用量,并就利用信息素高效诱捕和迷向防治梨小食心虫的技术进行示范和推广,对陕西省水果产区梨小食心虫的绿色无公害防控具有重要的实际应用价值。
   
       

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