彭 竹, 黄 丽, 赵淑果, 吕建华, 赵慧婷

(山西农业大学生命科学学院, 山西太谷 030801)

昆虫具有灵敏的嗅觉系统，能够通过识别环境中的气味分子来进行觅食、交配、躲避敌害以及寻找栖息地等一系列行为。例如，小菜蛾Plutellaxylostella能够根据芥菜油异硫氰酸酯的含量来识别十字花科伯内特家族的成员(Verkerk and Wright, 2008)。触角是昆虫感受外界环境气味分子，嗅觉发生的主要器官。在昆虫触角外周嗅觉系统中参与化学感知过程的蛋白主要包括气味结合蛋白(odorant binding proteins, OBPs)、嗅觉受体(olfactory receptors, ORs)、离子型受体(ionotropic receptors, IRs)、感觉神经元膜蛋白(sensory neuron membrane proteins, SNMPs)、化学感受蛋白(chemosensory proteins, CSPs)和气味降解酶(odorant-degrading enzymes, ODEs)(Sánchez-Graciaetal., 2009; Leal, 2013)。其中，OBPs是昆虫嗅觉识别中的关键蛋白。昆虫OBP于1981年在雄性多音天蚕蛾Antheraeapolyphemus的触角中首次被发现(Vogt and Riddiford, 1981)，目前OBPs已在鳞翅目(Sunetal., 2017a)、鞘翅目(Lietal., 2017)、双翅目(Zhao Yetal., 2018)、膜翅目(Zhaoetal., 2016)、直翅目(Jiangetal., 2018)和半翅目(Sunetal., 2017b)等多类昆虫中鉴定获得。

OBPs是一种低分子量的水溶性球蛋白，可以通过与气味分子形成复合物穿过淋巴液，然后与嗅觉神经元树突膜上的ORs相互作用，将化学信号转变为电信号，传至中枢神经系统后，指导昆虫产生相应的行为反应(Pelosietal., 2018)。根据OBPs序列的保守性和功能可以分为3类：信息素结合蛋白(PBPs)、一般气味结合蛋白(GOBPs)和触角特异性蛋白(ASPs)(Zhou, 2010)。OBPs的构象受到pH值的影响，与神经元膜表面的邻近性有关，从而介导挥发性分子的结合和释放(Sandleretal., 2000; Wei and Leal, 2008)。一般来说，在中性环境中，OBP与配体的结合亲和力更高(Lietal., 2018)。此外，由于OBP体积小、可溶性强、稳定性好、易于操作和修饰，是更易于研究的目标(Britoetal., 2016)。多年来，研究者们致力于在体外模仿生物体的嗅觉感知能力，以期实现构建高灵敏、高特异性的嗅觉生物传感器，拓展其在环境监测、食品检测及疾病诊断等领域的应用及发展(Larisikaetal., 2015; 卢妍利, 2017)。……