昆虫学报 ›› 2023, Vol. 66 ›› Issue (7): 870-884.doi: 10.16380/j.kcxb.2023.07.002
春沁1,2, 张钰析2, 徐世才1,2, 李伯辽1,2, 陈秀琳1,2, 罗坤1,2, 李广伟1,2,*
LI Chun-Qin1,2, ZHANG Yu-Xi2, XU Shi-Cai1,2, LI Bo-Liao1,2, CHEN Xiu-Lin1,2, LUO Kun1,2, LI Guang-Wei1,2,*
摘要: 【目的】本研究旨在为深入研究梨小食心虫Grapholita molesta尼曼-匹克C2型蛋白(Niemann-Pick type C2 protein, NPC2)GmolNPC2的嗅觉感受功能提供理论参考。【方法】基于梨小食心虫触角转录组数据,利用RT-PCR扩增GmolNPC2的cDNA全长序列,进行系统进化分析和3D结构模型预测;利用RT-qPCR检测GmolNPC2在梨小食心虫不同发育阶段(卵、1-5龄幼虫、蛹和雌雄成虫)、3日龄雌雄成虫不同组织(触角、去除触角的头、胸、腹、足和翅)中的相对表达量;利用荧光竞争结合实验测定重组GmolNPC2蛋白对包括6种性信息素和38种寄主植物挥发化合物在内的44种气味配体的抑制常数Ki值,分析结合能力;通过分子对接模拟实验计算GmolNPC2与不同气味配体的结合能,预测蛋白和配体相互作用的关键氨基酸残基。【结果】获得梨小食心虫GmolNPC2(GenBanK登录号: OQ054801)的cDNA全长序列,开放阅读框(ORF)长438 bp,编码145个氨基酸;多序列比对发现GmolNPC2具有昆虫NPC2典型的结构特征;系统进化分析表明已知鳞翅目(Lepidoptera)昆虫的NPC2s聚类至2个分枝,GmolNPC2与大豆食心虫Leguminivora glycinivorella、红铃虫Pectinophora gossypiella和烟草天蛾Manduca sexta等的NPC2氨基酸序列一致性较高并聚类至同一分枝。RT-qPCR检测结果表明,GmolNPC2在梨小食心虫雄成虫和卵中的表达量显著高于其他发育阶段的;GmolNPC2在3日龄雌雄成虫翅中的表达量最高,在触角中的次之,在胸、腹和足中的最低。重组蛋白GmolNPC2的结合谱较窄,仅能够结合44种气味配体中的17种,对其中的乙酸-顺-8-十二碳烯酯、苯甲醇和乙酸-顺-3-己烯酯表现出强烈的结合能力,Ki值分别为(4.117±0.046), (4.845±0.079)和(3.979±0.167) μmol/L。分子对接模拟结果显示,GmolNPC2与不同气味配体之间的结合能存在差异,与上述荧光结合实验的结果较一致。疏水性氨基酸残基和氢键在GmolNPC2结合不同气味配体中发挥着重要作用。【结论】GmolNPC2具有昆虫NPC2家族的保守结构,在卵和成虫以及成虫翅和触角中的表达量较高,推测其参与梨小食心虫的多种生理过程。重组蛋白GmolNPC2能够选择性地结合性信息素和寄主植物挥发化合物,表明GmolNPC2参与对挥发性信息物质的识别和运输。