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解码苹果蠹蛾嗅觉蛋白：鉴定、分布与生态启示

一、引言

1.1研究背景与意义

苹果蠹蛾（Cydiapomonella）属鳞翅目卷蛾科，是一种世界性的毁灭性蛀果害虫，被我国列为一类检疫性有害生物。该虫原产于欧亚大陆南部，现已广泛分布于世界6大洲几乎所有的苹果产区。其以幼虫蛀食苹果、梨、杏等仁果类果树的果实，造成大量虫害果，并导致果实成熟前脱落和腐烂，严重影响水果的产量和品质。在一些重灾区，苹果蠹蛾的蛀果率普遍在50%以上，严重的可达70%-100%，给果农带来了巨大的经济损失。

昆虫的嗅觉系统在其生存和繁殖过程中起着至关重要的作用。苹果蠹蛾通过嗅觉感知外界环境中的化学信号，包括寄主植物挥发物、性信息素等，从而寻找食物、配偶和适宜的产卵场所。气味结合蛋白（odorantbindingproteins，OBPs）是昆虫嗅觉系统中的一类重要可溶性蛋白，在嗅觉识别过程中发挥着关键作用。

OBPs通常由6个α-螺旋构成一个稳定、紧密的疏水性结合腔，能够特异性地结合外界脂溶性化学物质，如信息素组分、普通气味分子等，并将其转运至化学受体神经元上，激活树突膜表面分布的嗅觉受体（olfactoryreceptors，ORs），进而引发昆虫的嗅觉反应。近年来，随着高通量测序和分子生物学技术的快速发展，越来越多的昆虫OBPs相继得以鉴定并开展功能研究，但关于苹果蠹蛾嗅觉蛋白的研究仍相对较少。

深入研究苹果蠹蛾的嗅觉蛋白，不仅有助于揭示其嗅觉识别的分子机制，了解其如何精准地感知寄主植物挥发物和性信息素等化学信号，从而在复杂的环境中定位寄主和寻找配偶，还能为开发基于嗅觉干扰的新型绿色防控技术提供理论依据。例如，通过研发能够干扰苹果蠹蛾嗅觉蛋白功能的拮抗剂或类似物，阻断其对寄主植物或性信息素的识别，从而达到防治害虫的目的，减少化学农药的使用，降低对环境的污染，保护生态平衡。

1.2国内外研究现状

国外对苹果蠹蛾的研究起步较早，在其生物学特性、生态学以及防治技术等方面取得了大量成果。在嗅觉蛋白研究领域，随着分子生物学技术的发展，一些苹果蠹蛾的嗅觉相关基因和蛋白被陆续鉴定。例如，通过对苹果蠹蛾触角转录组的测序分析，发现了多个可能参与嗅觉识别的气味结合蛋白基因和化学感受蛋白基因。早期研究通过传统的生物化学方法，对苹果蠹蛾触角中的可溶性蛋白进行分离和鉴定，初步确定了一些具有气味结合能力的蛋白组分。此后，随着基因克隆和表达技术的成熟，研究人员成功克隆出多个苹果蠹蛾气味结合蛋白基因，如CpomOBP1、CpomOBP2等，并对其序列特征进行了分析，发现这些基因编码的蛋白具有昆虫气味结合蛋白的典型结构特征，包括6个保守的半胱氨酸残基，形成稳定的三维结构以结合气味分子。

在嗅觉蛋白的功能研究方面，国外学者利用荧光竞争结合实验、分子对接等技术，研究了苹果蠹蛾气味结合蛋白与寄主植物挥发物、性信息素等配体的结合特性。结果表明，不同的气味结合蛋白对配体具有不同的结合亲和力和特异性，一些蛋白能够特异性地结合苹果蠹蛾的性信息素组分，如(E,E)-8,10-十二碳二烯-1-醇（codlemone），在性信息素的识别和信号传导中发挥关键作用；而另一些蛋白则对寄主植物挥发物具有较高的结合活性，参与对寄主植物的定位和选择。

国内对苹果蠹蛾的研究主要集中在其监测与防控技术方面，如利用性信息素诱捕器监测苹果蠹蛾的种群动态，研究不同防治措施对苹果蠹蛾的控制效果等。近年来，随着对昆虫嗅觉机制研究的重视，国内也开始关注苹果蠹蛾嗅觉蛋白的研究。通过转录组测序和生物信息学分析，鉴定出一批苹果蠹蛾的嗅觉相关基因，并对部分基因的表达模式进行了研究。和东风等采用RT-PCR法扩增苹果蠹蛾气味结合蛋白CpomOBP20基因cDNA序列，并使用生物信息学软件对其核苷酸和氨基酸序列进行分析；基于qPCR技术分析CpomOBP20基因在苹果蠹蛾4龄幼虫不同组织（头、血淋巴、表皮、脂肪体、中肠、马氏管和唾液腺）以及雌雄成虫不同末端组织（头、触角、下唇须、喙、足和翅）中的表达情况，发现CpomOBP20基因在苹果蠹蛾4龄幼虫以及雌雄成虫不同组织中均有表达，其中在4龄幼虫的血淋巴中表达量最高，在雌雄成虫表达量最高的分别是翅和足，其次是头部，推测CpomOBP20的作用可能不仅局限于嗅觉识别，在非嗅觉器官中也可能起着重要的生理作用。

然而，目前国内外关于苹果蠹蛾嗅觉蛋白的研究仍存在一些问题。虽然已经鉴定出多个嗅觉蛋白基因，但对其功能的研究还不够深入，大部分研究仅停留在基因克隆和表达分析阶段，对于这些蛋白在苹果蠹蛾嗅觉识别过程中的具体作用机制，如如何结合和转运气味分子、如何与嗅觉受体相互作用等，仍有待进一步探究。此外，