昆蟲氣味受體研究技術及其在林業昆蟲中的應用研究進展*

申思凡 張 真 孔祥波 劉 福 張蘇芳

(中國林業科學研究院森林生態環境與保護研究所 國家林業和草原局森林保護學重點實驗室 北京100091)

嗅覺在昆蟲的生存和種群繁衍過程中發揮著重要的作用，昆蟲通過嗅覺感受器識別周圍環境中的氣味分子，并將這些化學信號轉變為神經電信號，從而調節自身的生物學過程。隨著昆蟲行為學、生物化學、分子生物學和昆蟲電生理技術的發展，昆蟲的嗅覺反應機制研究不斷深入。研究發現，氣味結合蛋白(odorant binding protein, OBP)、氣味受體(odorant receptor, OR)、氣味降解酶(odorant degrading enzyme, ODE)、化學感受蛋白(chemosensory protein, CSP)、感覺神經元膜蛋白(sensory neuron membrane protein, SNMP)等多種蛋白質都參與了氣味識別過程，其中昆蟲嗅覺感受的第一個步驟由存在于化感器腔內的氣味結合蛋白完成，它與氣味分子結合，并將其運送至嗅覺神經末梢(Vogtetal., 1999)，而氣味受體介導的氣味分子與嗅覺感受器內的神經元的專一性結合是嗅覺識別的重要基礎(Vosshalletal., 2000; Benton, 2006)。因此，氣味受體研究是闡明昆蟲嗅覺識別機制的重要部分，吸引眾多昆蟲學家不斷探索，目前已經取得了較為深入的研究結果。前人已對氣味受體(包括普通氣味受體、信息素氣味受體和非典型氣味受體)的功能，與G蛋白偶聯受體(G protein coupled receptor, GPCR)的聯系，分子進化及信號轉導機制等做了總結(喬奇等， 2008； 張春香等， 2011； 俞明明等， 2011； 尹淑艷等， 2013； Zhangetal., 2014)。筆者基于昆蟲氣味受體研究的已有結果，從其發現、特征、基因功能研究方法幾個方面逐層總結了昆蟲氣味受體的功能和分子機制； 并著重分析了林業昆蟲氣味嗅覺識別和氣味受體研究的進展和不足，以期為林業昆蟲嗅覺識別機制研究提供參考。

1 OR基因的發現歷史

1991年氣味受體家族在大鼠(Rattusnorvegicus)嗅覺上皮細胞被發現(Bucketal., 1991)； 1992年人類氣味受體也被找到(Parmentieretal., 1992)； 隨后斑點叉尾鮰(Lctaluruspunctatus)等脊椎動物的氣味受體基因通過同源克隆的方式得到(Ngaietal., 1993)； 1995年，通過全基因組測序的方法篩選到秀麗隱桿線蟲(Caenorhabditiselegans)的氣味受體家族(Troemeletal., 1995)。之后，Clyne(1999)首次在果蠅中鑒定到第一個昆蟲氣味受體家族。后人不斷對果蠅氣味受體進行研究，其家族也逐漸擴大，共鑒定到62個受體基因(Vosshalletal., 2000; Jonesetal., 2005)。之后，岡比亞按蚊(Anophelesgambiae)(Hilletal., 2002)、家蠶(Bombyxmori)(Sakuraietal., 2004; Wanneretal., 2007)、意大利蜜蜂(Apismellifera)(Robertsonetal., 2006)、埃及伊蚊(Aedesaegypti)(Bohbotetal., 2007)全基因組測序成功，分別鑒定得到79、48、170、131個OR基因。

2 OR基因的結構和分類

昆蟲氣味受體是位于嗅覺感受神經元樹突上的膜蛋白，由一個基因家族所編碼，與脊椎動物或線蟲的氣味受體的基因序列同源性較低。目前，果蠅OR基因研究最為透徹，雖然對鱗翅目家蠶(Wanneretal., 2007)、煙芽夜蛾(Heliothisvirescens)(Soquesetal., 2010)，雙翅目岡比亞按蚊(Meijerinketal., 2001)、果蠅(Kielyetal., 2007)、瓜實蠅(Bactroceracucurbitae)(申建梅等， 2011)等，膜翅目意大利蜜蜂(Wanneretal., 2007)等昆蟲也進行了一些研究，但研究的目標昆蟲尚集中在一些具有重要經濟或醫學意義的昆蟲種類上，如家蠶和煙芽夜蛾等。

昆蟲OR由300～500個氨基酸組成，N端沒有信號肽序列； 昆蟲氣味受體的結構與具有7個跨膜區域的脊椎動物的GPCR類似，但是不同于GPCR的膜拓撲結構，其N端位于細胞內且C端位于細胞外(Bentonetal., 2006)。昆蟲的OR基因可以分為2類，一類是編碼功能氣味受體的基因，這類基因在不同昆蟲間的同源性較低，另一類基因在不同昆蟲間較為保守(Larssonetal., 2004)，與傳統的氣味受體不同，這類基因不感受氣味分子，而是作為一種共表達受體基因，與傳統氣味受體一起識別氣味分子(Dobritsaetal., 2003)。這類受體最初在果蠅中被鑒定出來，被命名為Or83b (Vosshalletal., 2000)，后來又在不同的昆蟲中鑒定出了Or83b的同源受體，如岡比亞按蚊(Pittsetal., 2004)、埃及伊蚊(Meloetal., 2004)、煙芽夜蛾(Kriegeretal., 2003)等，當時被命名為不同的名字。為了方便交流，同時由于不同昆蟲之間的這類基因同源性很高，所以目前已被統稱為Orco(Odorant receptor co-receptor)(Vosshalletal., 2011)。

Orco是將傳統OR定位于樹突膜所必需的(Stengletal., 2013)。Orco與傳統的氣味受體通過保守的C末端區域相互作用形成OR-Orco復合物，這一新的配體門控離子通道，當Orco被基因打靶或RNA干擾沉默時，昆蟲會表現出嚴重的嗅覺缺陷。闡明Orco在昆蟲嗅覺識別中的作用機制可能為開發基于昆蟲嗅覺行為干擾的新型害蟲防治措施提供依據。Orco中的大多數氨基酸殘基在昆蟲序列中保守性很好。Jones等(2005)利用GAL4-UAL系統，將與果蠅Orco基因直系同源的地中海實蠅(Ceratitiscapitata)、岡比亞按蚊和美洲棉鈴蟲(Helicoverpazea)的Orco基因在突變果蠅品系的相應嗅覺感受神經元(olfactory sensory neuron, OSN)中表達，轉基因果蠅可以恢復其相應的嗅覺功能。Mitsuno等(2008)也得出了相應的結論，他們在對小菜蛾(Plutellaxylostella)、黏蟲(Mythimnaseparata)和瓜絹螟(Diaphaniaindica)相應的OR進行功能測試的時候，將與之共注射的自身表達的Orco基因換成了家蠶的Orco基因，發現其對氣味分子的感受譜不變，顯示出了Orco基因的高度保守性。

3 OR基因功能研究主要方法

目前，對OR基因的研究，主要集中于鑒定表達及功能方面。關于鑒定，常用的方法有原位雜交(Grosse-Wildeetal., 2010)、RT-PCR(Mitsunoetal., 2008)、轉錄組測序(Zhangetal., 2014)、甚至基因組測序(Mckennaetal., 2016)； 表達量研究一般通過實時定量PCR(quantitative real time polymerase chain reaction, Q-PCR)或者轉錄組測序檢測各個氣味受體基因在各個組織中的表達量(Patchetal., 2009; Zhangetal., 2017)。由于OR屬于膜蛋白，其功能研究主要依賴于幾種膜蛋白表達系統，如HEK293細胞(Grosse-Wildeetal., 2007)、 爪蟾卵母細胞體外表達系統(Mitsunoetal., 2008)、 果蠅空神經元系統(Montagnéetal., 2012)等。同時，RNAi (RNA interference)與Crispr/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated sequence)系統也逐漸在OR功能研究中得到應用(Zhuetal., 2013; Lietal., 2016)。

3.1 爪蟾卵母細胞體外表達系統

非洲爪蟾(Xenopuslaevis)的卵母細胞是應用最早的基因功能表達體系之一。Gurdon等(1981)首次將純化的DNA注射到爪蟾卵母細胞獲得了正確的轉錄和表達，隨著分子生物學的發展，其應用又有進一步的擴展。Mitsuno等(2008)將小菜蛾、黏蟲、瓜絹螟OR1和其Orco的cRNA共同注射到爪蟾卵母細胞中，成功表達，隨后利用雙電極電壓鉗實驗檢測了3個OR對7種氣味分子的反應，小菜蛾對Z11-16:Ald的反應最強，黏蟲對Z11-16:Ac的反應最強，瓜絹螟對E11-16:Ald的反應最強。該技術在昆蟲OR功能研究中得到了廣泛的應用，完成了多種昆蟲OR功能鑒定，如玉米螟(Ostrinianubilalis)(Wanneretal., 2010)、棉鈴蟲(Helicoverpaarmigera)和煙青蟲(Heliothisassulta)(Jiangetal., 2014; Caoetal., 2016)、甜菜夜蛾(Spodopteraexigua)(Liuetal., 2013; Liuetal., 2014)、斜紋夜蛾(Spodopteralitura)(Zhangetal., 2013; 2015)等。

3.2 其他異源細胞表達系統

HEK293細胞是一個很常用的研究外源基因功能的細胞株。Grosse-Wilde等(2007)將煙芽夜蛾的OR13受體在HEK293細胞中成功表達，并通過鈣離子成像的方法檢測到了氣味分子刺激時細胞內鈣離子濃度的變化； 發現其對主要的性信息素組分Z11-16:Ald反應最強，對其他幾種氣味分子也可以產生反應，推測OR13可能為性信息素受體。

Sf9細胞是草地貪夜蛾(Spodopterafrugiperda)細胞，是一種昆蟲表達系統的宿主細胞。Jordan等(2009)鑒定了蘋淡褐卷葉蛾(Epiphyaspostvittana)的3個OR基因，鈣離子成像結果顯示EpOR1和EpOR3都能識別植物產生的一系列萜類和苯甲酸酯，EpOR1對水楊酸甲酯最敏感，這是花卉氣味的常見成分，也是植物受到昆蟲和病原體侵襲時產生的重要信號化合物，EpOR3能很好地識別單萜檸檬醛，并引發驅避雌性飛蛾排卵的活性； 而EpOR2與黑腹果蠅的共同受體Orco是直系同源的。

3.3 果蠅空神經元系統

果蠅是研究復雜生物過程中遺傳和細胞生物學通路的一個重要模型，用分子遺傳學方法構建UAS/GAL4系統可以將任何基因在果蠅的特定組織和細胞內進行表達。Montagné等(2012)將灰翅夜蛾(Spodopteralittoralis)的性信息素受體OR6成功在果蠅體內表達，并通過單感記錄檢測其對氣味分子產生的反應，發現其對Z9, E12-14:OAc反應最強。之后，de Fouchier等(2017)首次系統分析了鱗翅目灰翅夜蛾的全部OR基因，將47個候選OR基因成功表達30個，其中的17個OR基因成功找到了氣味配體。每個OR都存在于相應的OSN中，對表達相應氣味受體的OSN進行功能分析，結果顯示其對氣味的識別與OR基因對氣味的識別一致，表明果蠅空神經元系統的可信度很高。隨后對已驗證功能的OR基因進行了系統發育分析，最基礎的譜系表現了低的平均遺傳距離，它們對芳香烴最敏感，其次是萜烯類受體，而脂肪族受體屬于具有最高平均遺傳距離的OR譜系。這表明芳香族化合物的受體首先出現并且在鱗翅目進化過程中更加保守，而萜烯和脂肪族化合物的受體最近出現并且進化得更快(特別是脂肪族受體，包括信息素受體)。其中，SlitOR36是一個例外，該受體對所有活性配體均表現出高響應閾值，表明其關鍵配體仍有待確定。

3.4 RNAi與Crispr/Cas9系統在OR中的應用

RNAi是一種轉錄后基因沉默機制，由雙鏈RNA(double-stranded RNA, dsRNA)進入細胞形成的。Zhu等(2013)克隆了熱帶家蚊(Culexquinquefasciatus)2個氣味受體基因，OR37和OR99，分別對4-甲基苯酚和4-乙基苯酚有反應，實驗證明產卵期的雌蚊在含有這2種信息素的容器里的產卵量明顯高于只有水的容器； 將CquiOR37/99-dsRNA，β-galactosidase-dsRNA或水分別注射到蛹的血淋巴中，Q-PCR分析顯示個體差異，但CquiOR37/99-dsRNA處理的家蚊中CquiOR37和CquiOR99轉錄物水平顯著降低，注射水的雌蚊和用對照基因處理的雌蚊在含有4-乙基苯酚的盤中比在水盤中產生更多的卵，而CquiOR37/99-dsRNA處理的雌蚊產生正常數量的卵，但不能區別于對照組； 該研究首次將4-乙基苯酚的特異性氣味受體與熱帶家蚊的產卵增加聯系起來。

基因組編輯是基因功能分析的重要工具，并表現出了在害蟲防治方面的潛在應用。與鋅指核酸酶(zinc-finger nuclease, ZFN)和類轉錄激活因子效應物核酸酶(transcription-activator-like effector nuclease, TALEN)相比，Crispr/Cas系統能夠更精確，更高效地進行基因組編輯，并且更加便于實施。基于Crispr/Cas9系統的昆蟲功能基因組學研究為害蟲防治提供了新思路，不僅應用于模式昆蟲(如飛蝗、家蠶等)，在非模式昆蟲[如蘋果蠹蛾(Cydiapomonella)等]中也得到了成功應用。Li等(2016)使用Ⅱ型Crispr/Cas系統成功設計gRNA (guide RNA)的靶序列破壞編碼氣味受體共受體(Orco)的基因并檢查氣味受體途徑在東亞飛蝗(Locustamigratoria)中的作用，為蝗蟲功能遺傳學研究和害蟲管理產生功能喪失突變體提供了一種簡單而有效的方法。Liu等(2017)敲除了家蠶的Orco基因，獲得了純合突變體，單感記錄顯示這種純合突變體的觸角對家蠶的2種性信息素蠶蛾醇和蠶蛾醛均沒有反應。成蟲的交配試驗結果顯示，Orco突變體無法響應野生雌蛾釋放的性信息素，交配行為明顯受損； 幼蟲的取食試驗結果顯示，Orco突變體表現出對桑葉的選擇缺陷。綜上，Orco基因的敲除嚴重破壞了家蠶的嗅覺系統，這項研究為昆蟲嗅覺系統提供了新見解，也為農林復合害蟲防治提供了范例。Garczynski等(2017)發現蘋果蠹蛾的OR1基因被靶向敲除后，突變雌性的繁殖力受到了嚴重的影響。

4 林業類害蟲的嗅覺識別分子機制

嗅覺感受的分子機制研究將為農林害蟲防治提供新的線索，目前在重要農林害蟲中的OR鑒定和功能研究情況如表1所示。可以發現，林業害蟲嗅覺識別機制和OR的研究還處于起步階段，大部分還限于OR等嗅覺基因的鑒定，功能分析等深入研究則較少。以下是幾種較為重要的森林害蟲嗅覺機制的研究情況。

4.1 鞘翅目害蟲

白蠟窄吉丁(Agrilusplanipennis)在東北亞(中國、日本、朝鮮、蒙古)、美國、加拿大及俄羅斯遠東地區等均有分布，在國內分布于黑龍江、吉林、遼寧、河北、北京、天津、臺灣等地(楊忠岐等， 2018)，嚴重危害我國北方重要的用材樹種水曲柳(Fraxinusmandshurica)和園林綠化樹種絨毛白蠟(Fraxinusvelutina)。2013年，Mamidala等(2013)首次對白蠟窄吉丁的觸角進行了轉錄組測序，得到了9個OBP基因、2個OR基因、1個SNMP基因和134種氣味/異生素降解酶，包括細胞色素P450、谷胱甘肽-S轉移酶、酯酶等； 并通過Q-PCR揭示了這些基因在不同發育階段雌雄體內的發育和性別偏向的表達模式。

Mitchell等(2012)對胡桃胭脂天牛(Meyacyllenecaryae)的轉錄組分析得到了57個0R基因，并利用爪蟾卵母細胞表達系統對其中的3個OR基因進行了功能測定，其中OR3對(S)-2-甲基-1-丁醇敏感，OR5對2-苯乙醇敏感，OR20對(2S，3R)-2,3-己二醇敏感。

光肩星天牛(Anoplophoraglabripennis)是危害樹木生長的蛀干害蟲，在我國陜西、寧夏、內蒙古、河南、山東、湖南、湖北、遼寧、吉林等地發生十分嚴重，近年來在新疆、西藏等西部偏遠地方也已被發現，每年都造成大量的木材損失，是一種重要的林業害蟲(楊忠岐等， 2018)。2016年，McKenna等(2016)完成了光肩星天牛的基因組測序與注釋工作，并進行了基因表達分析，Hu等(2016)也對光肩星天牛進行了轉錄組分析，鑒定得到42個OBP基因、12個CSP基因、14個信息素降解酶(pheromone degrading enzyme, PDE)基因、1個ODE基因、37個OR基因、11個味覺受體(gustatory receptor, GR)基因、2個SNMP基因和4個離子型受體(ionotropic receptor, IR)基因，并通過CSP基因和PBP基因在觸角中的正確表達，證明了轉錄組數據的真實性。Mitchell等(2017)在此基礎上，鑒定得到了120個OR基因、1個Orco基因和11個可能的OR基因。昆蟲行使嗅覺功能時，表達OR基因的嗅覺感受神經元(OSN)通過其軸突連接大腦觸角葉，相同OSN類型的軸突匯聚在同一個嗅覺小球中，將信號傳遞給大腦。OSN軸突的數量多少決定了嗅覺小球的大小，這同時又可以反映出昆蟲接受氣味信息的多少。這項研究將基因組學與神經解剖學聯系起來，對氣味受體及其配體從一個新的角度進行了詮釋。

云杉八齒小蠹(Ipstypographus)和中歐山松大小蠹(Dendroctonusponderosae)均為重要的針葉樹害蟲，通過聚集信息素來調節對宿主的入侵行為，在此過程中嗅覺起著重要的作用。Andersson等(2013)對這2種小蠹蟲的轉錄組進行了分析，在云杉八齒小蠹中找到了15個OBP基因、6個CSP基因、3個SNMP基因、43個OR基因、6個GR基因和7個IR基因，在中歐山松大小蠹中找到了31個OBP基因、11個CSP基因、3個SNMP基因、49個OR基因、2個GR基因和15個IR基因。對這幾種蛋白質的系統發育分析表明，只有OR蛋白具有明顯的譜系特異性，這表明可能OR與感官特異性、特異生態位的適應和化學信息素的共享等聯系更緊密。

表1 農林類害蟲氣味受體鑒定和功能研究情況

續表1 Continued

分類目科Classification物種Species氣味受體ORname基因表達系統Gene expression system參考文獻ReferencesHeliothis subflexa黏蟲Mythimna separate甜菜夜蛾Spodoptera exigua斜紋夜蛾Spodoptera litura灰翅夜蛾Spodoptera littoraliOR13,15Soques et al., 2010OR6,14,15,16Vásquez et al., 2011OR6,13,14,16XoWang et al., 2011OR12XoCao et al., 2016OR13,15Soques et al., 2010OR6,14,15,16Vásquez et al., 2011OR1,3XoMitsuno et al., 200860 OR genesLiu et al., 201771 OR genesChang et al., 2017OR2張逸凡等, 2011S.exiOR6,11,13,16XoLiu et al., 2013OR18劉程程等, 2013OR3XoLiu et al., 201410 OR genesLiu et al., 201564 OR genesZhang et al., 2018OR2陳茜等, 2011OR12,19,44,51XoZhang et al., 2013OR18Zheng et al., 2014S.litOR6,11,13,16XoZhang et al., 2015OR1Zhang et al., 201726 OR genesLi et al., 2015S.litt OR6DENESMontagne et al., 201236 OR genesJacquin et al., 201247 candidate ORsXode Fouchier et al., 2017鞘翅目Coleoptera吉丁甲科Buprestidae葉甲科Chrysomelidae天牛科Cerambycidae小蠹科Scolytidae白蠟窄吉丁Agrilus planipennis紫榆葉甲Ambrostoma quadriim-pressum胡桃胭脂天牛Meyacyllene caryae光肩星天牛Anoplophora glabrip-ennis云杉八齒小蠹Ips typographus中歐山松大小蠹Dendroctomus pondero-sae紅脂大小蠹Dendroctonus valens云南切梢小蠹Tomicus yunnanensisOrco and OR64Mamidala et al., 201318 OR genesWang et al., 201657 OR genesMitchell et al., 201237 OR genesHu et al., 2016132 OR genesMckenna et al., 2016132 OR genesMitchell et al., 201743 OR genesAndersson et al., 201349 OR genesAndersson et al., 201322 OR genesGu et al., 20159 OR genesLiu et al., 2018

①Xo:爪蟾卵母細胞Xenopus oocyte; HEK:HEK293細胞HEK293 cell; DENES:果蠅空神經元系統Drosophila empty neuron expression system.

紅脂大小蠹(Dendroctonusvalens)對油松(Pinustabulaeformis)造成嚴重的危害，原產北美； Gu等(2015)對紅脂大小蠹的轉錄組分析得到了可能的21個OBP基因、6個CSP基因、4個SNMP基因、22個OR基因、4個GR基因和3個IR基因。小蠹科中，在紅脂大小蠹中鑒定得到的OR基因比云杉八齒小蠹和中歐山松大小蠹中都少，但是系統發育分析結果顯示，紅脂大小蠹的嗅覺基因大部分與中歐山松大小蠹的嗅覺基因聚類。在北美，紅脂大小蠹和中歐山松大小蠹的生境相似，共享相似的宿主揮發物、信息素揮發物以及非宿主揮發物，這可能解釋在系統發育分析中2種小蠹大部分聚類的現象。

云南切梢小蠹(Tomicusyunnanensis)分布于我國西南部，對松林造成了嚴重的危害。Liu等(2018)對云南切梢小蠹的3個發育階段(幼蟲、蛹、成蟲)的化學感受基因做了差異表達分析，并找到了45個OBP基因、12個CSP基因、9個OR基因、8個GR基因和3個IR基因。

紫榆葉甲(Ambrostomaquadriimpressum)亦是一種主要的林木害蟲，目前尚未發現有效且環境友好的化學防治方法來控制這種害蟲。Wang等(2016)對紫榆葉甲腿部及觸角進行了轉錄組分析，經生物信息學分析，同源分析及后續RT-PCR和Q-PCR等試驗，最終得到了15個OBP基因、9個CSP基因，18個OR基因、6個IR基因和2個SNMP基因。其中，AquaOBP1/2/4/7/C1/C6、AquaCSP3/9、AquaOR8/9/10/14/15/18/20/26/29/33、AquaIR8a/13/25a顯示嗅覺特異性表達，這些基因可能在紫榆葉甲的嗅覺相關行為中發揮關鍵作用；AquaOBP4/C5、AquaOBP4/C5、AquaCSP7/9/10、AquaOR17/24/32和AquaIR4在雄性觸角中表達量較高且具有特異性，表明這些基因與性別特異性行為有關。

4.2 鱗翅目害蟲

云南松毛蟲(Dendrolimushoui)和思茅松毛蟲(Dendrolimuskikuchii)是2個及其相近的物種，對中國西南地區的針葉林危害嚴重，盡管鱗翅目物種的嗅覺研究工作較多，但是關于2個姐妹種的嗅覺識別機制還研究的很少。Zhang等(2014)對這2大食葉害蟲做了轉錄組分析，同源比較在云南松毛蟲中得到了23個OBP基因、17個CSP基因、2個SNMP基因、33個OR基因和10個IR基因，在思茅松毛蟲中得到了27個OBP基因、17個CSP基因、2個SNMP基因、33個OR基因和9個IR基因，對未來的功能研究提供了依據。馬尾松毛蟲(Dendrolimuspunctatus)也是一種危害嚴重的食葉害蟲，其生理生態研究較多，但有關其發育的分子機制還了解的不多。Yang等(2016)對馬尾松毛蟲進行了轉錄組分析，構建了卵、幼蟲、蛹、成蟲4個階段的基因表達譜。Zhang等(2017)用新一代測序技術對馬尾松毛蟲不同發育階段和不同器官進行了轉錄組分析，共得到171個可能的化學感受基因，包括53個OBP基因、26個CSP基因、2個SNMP基因、60個OR基因、18個IR基因和12個GR基因，其中觸角中的嗅覺基因表達含量最高，其他組織中等表達，而脂肪體、中腸、卵巢和精巢組織中也發現了一定量的嗅覺基因的表達(Zhangetal., 2017)。隨后，Zhang等(2018)進一步對馬尾松毛蟲羽化、求偶、交配、交配后4個交配階段進行了轉錄組分析，得到了相關化學感受基因在其交配期間3種不同的表達模式，通過后續的系統發育分析、基序表達模式分析等推測了相關化學感受基因的功能； 且在之前研究中的6個OBP基因、1個CSP基因、23個OR基因、1個GR基因和8個IR基因獲得了全長序列，8個OR基因、9個GR基因和5個IR基因被新鑒定。

美國白蛾(Hyphantriacunea)繁殖率高，傳播范圍廣，對我國的森林甚至農作物造成了嚴重的危害，但關于其寄主定位及交配選擇嗅覺機制的分子基礎知之甚少。Zhang等(2016)對美國白蛾進行了轉錄組分析，得到了30個OBP基因、17個CSP基因、52個OR基因、14個IR基因、9個GR基因和2個SNMP基因，并通過RT-PCR和Q-PCR系統分析了OBP和CSP的表達模式，為更深入研究嗅覺機制提供了新的線索。

5 結語

有關昆蟲嗅覺分子機制的研究在近年來有新進展，氣味受體作為昆蟲行使嗅覺功能的一種重要的蛋白質，是昆蟲嗅覺研究的重點部分。從昆蟲異源細胞表達系統、爪蟾卵母細胞表達系統、果蠅空神經元表達系統、RNAi技術，到Crispr/cas9等新型技術在氣味受體功能研究中的應用，使人們對氣味受體功能的認識逐漸深入。除了對一些模式昆蟲，如家蠶、黑腹果蠅等的深入研究外，一些農業類重要害蟲的研究也獲得了較為廣泛的關注。

林業類害蟲嗅覺識別分子機制的研究在近幾年逐漸展開，目前主要集中在基因鑒定方面，功能研究和應用開發涉及較少。未來展開對林業害蟲氣味受體功能的研究，可以幫助人們從分子角度深入了解昆蟲的嗅覺識別機制，有望以此為基礎開發效率更高的引誘劑，推出林業害蟲防治新技術。