【摘 要】
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埃及伊蚊(Aedes aegypti)传播登革、寨卡、黄热、基孔肯雅病毒病等虫媒传染病,每年导致上亿人感染,在全球造成严重的公共卫生问题。由于上述传染病目前尚缺乏特效药物治疗,且无高效疫苗保护,对其传播媒介进行化学防治一直是防控虫媒病传播流行的主要方式。由于长期大量使用杀虫剂,蚊虫的抗药性与日俱增,近年来,有效地利用蚊虫嗅觉行为特征、寻找新的防治方法逐渐成为研究热点。在埃及伊蚊生活史中,群舞交配、
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埃及伊蚊(Aedes aegypti)传播登革、寨卡、黄热、基孔肯雅病毒病等虫媒传染病,每年导致上亿人感染,在全球造成严重的公共卫生问题。由于上述传染病目前尚缺乏特效药物治疗,且无高效疫苗保护,对其传播媒介进行化学防治一直是防控虫媒病传播流行的主要方式。由于长期大量使用杀虫剂,蚊虫的抗药性与日俱增,近年来,有效地利用蚊虫嗅觉行为特征、寻找新的防治方法逐渐成为研究热点。在埃及伊蚊生活史中,群舞交配、摄食糖餐、吸食血液、觅水产卵等生命活动都离不开其敏锐的嗅觉系统。本研究首先针对埃及伊蚊雄蚊、雌蚊和吸血后雌蚊、产卵后雌蚊触角中气味受体(Odorant Receptor,OR)基因的表达量开展研究,应用qRT-PCR(Quantitative Real-time Polymerase Chain Reaction)技术,检测OR基因在不同蚊虫阶段中的表达量并进行相对定量分析,筛选可能与埃及伊蚊定位宿主、吸血、产卵等行为相关的差异表达OR基因;随后,应用CRISPR/Cas9技术,针对筛选出的表达差异明显的OR110基因,在埃及伊蚊胚胎体内进行基因编辑,应用嗅觉行为学分析埃及伊蚊OR110基因敲除后的行为反应,对目标基因进行功能验证。本研究取得的主要结果包括:1.通过对不同蚊虫阶段(雄蚊、雌蚊、吸血后雌蚊和产卵后雌蚊)触角中OR基因的qRT-PCR分析,结果显示埃及伊蚊雄蚊触角中46个OR基因表达量比雌蚊低,其中OR2、OR4、OR6、OR71、OR115、OR132基因中含有可变剪接;雄蚊触角中6个OR基因表达量比雌蚊高,分别是OR32、OR75、OR76、OR77、OR85和OR89。2.埃及伊蚊触角中8个OR基因在吸血前后表达量有统计学差异(p<0.05),吸血后较吸血前下调的包括OR115-V2、OR115-V3和OR116;吸血后较吸血前上调的包括OR27、OR30、OR62、OR86、OR91和OR117。3.埃及伊蚊触角中8个OR基因在产卵前后表达量有统计学差异(p<0.05),5个OR基因在产卵后的表达量比产卵前低,包括OR38、OR93、OR110、OR112、OR115-V2和OR115-V3;3个OR基因在产卵后表达量比产卵前高,包括OR75、OR77和OR117。4.埃及伊蚊中10个OR基因在产卵后雌蚊触角中的表达量比吸血雌蚊低,包括OR4-C、OR27、OR30、OR62、OR81、OR86、OR91、OR93、OR110和OR119;3个OR基因在产卵后雌蚊触角中的表达量比吸血雌蚊高,包括OR75、OR76、OR77。5.多重比较分析结果显示OR38和OR112在埃及伊蚊雌雄之间、雌蚊产卵前后均有差异;OR117在雌蚊吸血前后、雌蚊产卵前后均有差异;OR4-C、OR76和OR119在埃及伊蚊雌雄之间、产卵后与吸血后均有差异;OR30和OR86在雌蚊吸血前后、产卵后与吸血后均有差异。OR115-V2和OR115-V3不仅在埃及伊蚊雌雄之间、雌蚊吸血前后表达有差异,同时还在产卵前后表达也有差异。OR75、OR77和OR110不仅在埃及伊蚊雌雄之间、雌蚊产卵前后表达有差异,同时产卵后与吸血后表达也有差异。OR27、OR62和OR91不仅在埃及伊蚊雌雄之间、雌蚊吸血前后表达有差异,同时产卵后与吸血后表达也有差异。6.对埃及伊蚊雌雄之间、雌蚊产卵前后表达有差异,同时在产卵后与吸血后也有差异的OR110基因,应用CRISPR/Cas9基因编辑技术,对埃及伊蚊进行OR110基因敲除,敲除后通过行为学实验发现其对产卵数量和寻找水源产卵需要的时间无明显影响。埃及伊蚊拥有庞大的气味受体家族,敲除其中一个气味受体可能会有其他功能相近的气味受体代偿。另一方面,OR110与搜寻水源无关,但有可能与搜寻其他产卵引诱物质相关,例如4-乙基苯酚、十二烷酸等。系统发育分析表明OR110是伊蚊特有的气味受体,后续拟从伊蚊特有的行为入手研究其功能。本研究筛选出多个可能影响埃及伊蚊寻找宿主、吸血、产卵行为的OR,为下一步的蛋白结构、相互作用等方面提供了研究方向;以OR93,OR110和OR115等为代表的组间差异显著且表达量较高的OR,为开发基于嗅觉系统的蚊虫防控途径提供了可能靶标。
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