昆虫生物化学和分子生物学
黑夜蛾Aorotisipsilon中三大信息素结合蛋白对性信息素
的识别和免疫定位。
作者：谷少华 周镜江 王桂荣 张勇军 郭玉媛
摘要：PBPs（信息素结合蛋白）可以溶解和运输信息素，使信息素

通过淋巴液运输至膜上的信息素受体。为了解PBPs在昆虫信息素感
知中作用的分子机制，我们以黑夜蛾Agrotis ipsilin为材料，从转录水
平和蛋白水平研究了PBPs的组织分布、细胞定位和信息素的结合能
力。我们从夜蛾触角中克隆了3段全长的PBP基因AipsPBP1-3，结果
显示这三个基因在雄性触角中高度表达。电镜观察显示，在雌雄触角
上至少分布六种嗅觉感受器：毛状感器 锥形感器、基础感器、
coeloconica、squamiformia、bohm bristles。免疫细胞化学结果显示，
在雄性夜蛾毛状感器的感觉器淋巴中高度表达AipsPBP1-3蛋白。绑定
化验结果显示，AipsPBP1与主要的5类化学物质中的性信息素成分
Z7-12:AC和Z9-14:AC高度绑定，与舞毒蛾长毛状感器表达的
LdisPBPs聚合在一起。AipsPBPs2与Z11-16:AC也有高度绑定。
AipsPBPs3只与Z11-16:AC有高度绑定。我们的研究为证明PBPs参与
信息素辨别和选择性识别混合的雌性信息素中的特殊成分提供了一
些细节。
1，引言
在昆虫王国中，鳞翅目昆虫包括两大组群（Ando et al,2004）,许
多为农作物害虫，他们利用化学途径去定位植物寄主和配偶。在蚕类
昆虫Bombyx mori中鉴定的第一种昆虫性信息素蚕蛾性诱醇（（E,Z）
-10,12-hexadecadienol）。（Butenandtet al 1959；Karlson and Buteandt，
1959）。随后，一种拮抗物诱醇（（E,Z）-10,12-hexadecadienol）被鉴
定。(Kaissling and Kasang, 1978)。事实上，大量发现证明，多数雄性
夜蛾仅仅吸引有独特精确比率定位的雌性夜蛾分泌的混合信息素
(Shorey,1973; Kaissling, 1986; Arn et al., 1992; Schneider, 1992)。雄夜
蛾对其性信息素的敏感性非常高，例如，在B.mori中，单个诱醇分子
足够引起一次神经冲动(Kaissling, 1971; Steinbrecht et al.,1992)。雄丝
蚕感知同种雌丝蚕信息素的临界浓度1000分子每毫升空气(Kaissling,
1987)。由于昆虫对性信息素高度的专一性和敏感性，使性信息素成
为病虫害综合治理中病虫种群监测和大量诱杀的有效生物控制剂
(McNeil, 1991; Witzgall et al., 2008, 2010)。然而，对雄蛾感知性信息
素的细胞和分子机制的认识尚不完善。
种专一性的信息素分子进入感觉器官的淋巴液通过昆虫表皮的
气孔(Kaissling,1986; Steinbrecht,1997)。一组可溶性的小分子气味结合
蛋白（OBPs）参与气味感知的最初过程，气味结合蛋白参与捕捉和
运输气味分子到嗅觉感受器（ORs）(Vogt et al.,1985; Pelosi et al., 2006;
Leal, 2005; Zhou, 2010)。推测OBPs是由感觉神经元的辅助细胞（毛原
细胞和窝原细胞）合成，并以相当高的浓度（高于10毫摩儿）分泌至
感觉器淋巴(Vogt and Riddiford, 1981; Klein, 1987; Steinbrecht et al.,
1992)。昆虫触角高浓度的OBPs说明其在昆虫个体间化学信息交流和
竞争中重要的生理作用。根据OBPs氨基酸序列的同源性，蛾类OBPs
可以分为三大类：信息素结合蛋白（PBPs）、普通气味结合蛋白
（GOBP1和GOBP2）还有触角结合蛋白（ABPX）。目前，OBP基因
已经从13个鳞翅目昆虫中的34种昆虫中鉴定出来，包括B.mori基因组
中的44个OBP基因。在蛾类中通常有三种PBP基因，并具有有高度同
源性。PBP和GOBP基因是密切相关的基因，来自于同一个基因，在
后来的复制过程中被特化。然而，最近研究表明，亚洲玉米螟中存在
另外的PBP基因。