离缘蝽的触角转录组和嗅觉相关基因

摘要： 【目的】获得离缘蝽（Chorosoma macilentum） 成虫触角的转录组数据，通过功能注释鉴定嗅觉相关基因，以期为研究离缘蝽触角信息交流的分子基础提供理论依据。【方法】采用Illumina HiSeq 高通量测序平台对离缘蝽雌、雄成虫触角转录组进行测序，并对相关数据进行注释和表达差异分析。【结果】经组装后获得93 395 条unigenes，其中22 904 条在NR 数据库得到注释，与茶翅蝽（Halyomorpha halys） 相似性最高，为42.84%。GO 注释结果显示：26 769 条unigenes 根据其功能注释到细胞组分、分子功能和生物学过程3 类53 个亚类。KEGG 代谢通路分析结果显示：10 831 条unigenes 参与了5 类代谢通路，且以信号转导占比最高，为11.62%。基于注释信息，在离缘蝽触角转录组中挖掘出94 个嗅觉相关基因，包括54 个嗅觉受体基因、25 个气味结合蛋白基因、7 个化学感受蛋白基因、5 个味觉受体基因和3 个感觉神经元膜蛋白基因。表达差异分析显示：与雌虫触角转录组相比，离缘蝽雄虫触角转录组包括131 个上调表达基因和171 个下调表达基因，下调表达基因中包含1 个化学感受蛋白基因，且有5 个嗅觉受体基因仅在雄成虫触角中表达。【结论】本研究测得了离缘蝽成虫触角转录组，筛选出嗅觉相关基因，推测雌、雄离缘蝽成虫对外界气味化合物的识别存在差异，差异表达基因可能在离缘蝽信息识别过程中发挥着重要作用。

关键词： 离缘蝽；触角；转录组测序；嗅觉相关基因；差异表达基因

中图分类号： Q969.352.2 文献标志码： A 文章编号： 1004–390X （2024） 02−0010−07

嗅觉在昆虫取食、交配、产卵、定位寄主等重要生命过程中具有不可替代的作用，对种群的生存和繁衍也有重要的影响[1-2]。作为感受外界信号的主要器官，昆虫的触角上有识别不同气味的嗅觉蛋白，在进化过程中形成了一套能够感知环境中各类信息物质的独特嗅觉感受系统。嗅觉的完成需要多种与嗅觉相关的基因发挥作用，如气味结合蛋白基因、化学感受蛋白基因、嗅觉受体基因等[3-5]。研究昆虫嗅觉相关基因对进一步了解昆虫嗅觉机制、调控昆虫行为和进行生物防治具有重要意义。

近年来，随着第2 代测序技术的发展和广泛普及，昆虫的转录组学研究也得到快速的发展，转录组测序应用范围也越来越广，如挖掘功能基因、分析基因表达等[6-8]。目前，运用昆虫触角转录组学研究嗅觉相关基因的研究已有报道，如：从不同形态的麦长管蚜（Sitobion avenae） 成虫触角转录组数据中鉴定出该昆虫气味结合蛋白和化学感受蛋白的种类[9]； 从七星瓢虫（Coccinellaseptempunctata） 触角转录组数据中鉴定出触角嗅觉相关基因，且这些基因与食性分化有一定的关系[10]；从花椒窄吉丁（Agrilus zanthoxylumi） 成虫触角转录组中挖掘出嗅觉有关基因并进行功能注释[11]。昆虫触角转录组学研究可以提供大量分子标记和遗传学信息，为害虫防治、物种系统发生进化关系等研究奠定了良好的基础。

离缘蝽（Chorosoma macilentum） 隶属于半翅目（Hemiptera） 异翅亚目（Heteroptera） 姬缘蝽科（Rhopalidae），多喜食禾本科植物，如小麦、白茅、披碱草、无芒雀麦等。离缘蝽常群集于植株上部，吸食幼嫩部分的汁液，导致植物枯萎、果实脱落，甚至死亡[12]。此外，碱草等禾本科牧草也是离缘蝽的常见寄主，内蒙古草原中若虫于6 月盛发，7 月中、下旬羽化，8 月下旬逐渐蛰伏过冬[13]。目前，关于离缘蝽的研究多局限于其分类的探讨，对其防治的研究较少[14-15]，且其触角嗅觉相关基因的研究尚未见报道。本研究采用IlluminaHiSeq 高通量测序平台对离缘蝽雌、雄成虫触角转录组进行测序，对unigenes 进行基因功能注释，研究结果可为今后研究离缘蝽嗅觉蛋白的作用机制提供理论支撑，也为开展害虫绿色防控提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

离缘蝽采自山西省忻州市忻府区（112.68°N，38.51°E），选取活动能力较强的雌、雄成虫各100只，切下触角并立即放入液氮中保存备用。