柞蚕触角转录组测序揭示嗅觉相关基因的性别差异表达及其在交配与害虫防控中的意义

为解决柞蚕(Antheraea pernyi)嗅觉机制不明的问题，研究人员通过触角转录组测序，鉴定出70个嗅觉相关基因（包括OBPs、CSPs、ORs等），发现性别差异表达模式，揭示了其在信息素感知和宿主定位中的作用。该研究为柞蚕育种及农林鳞翅目害虫防控提供了新靶点，发表于《BMC Genomics》。

　　

论文解读
柞蚕作为重要的经济昆虫，其野生适应性使其嗅觉系统比家蚕更为敏感，但相关分子机制尚未明确。这种认知缺口限制了其在害虫防控和丝绸产业中的应用潜力。尤其在交配过程中，触角作为核心嗅觉器官，如何通过基因调控感知环境信号，是解决种群繁衍和生态适应的关键科学问题。

为解决这一难题，潍坊学院生物与海洋学院联合山东省蚕业研究所的研究团队，对柞蚕成虫触角进行转录组测序，首次系统鉴定了70个嗅觉相关基因，包括20个气味结合蛋白(OBPs)、7个化学感受蛋白(CSPs)、30个气味受体(ORs)等，并发现这些基因在雌雄触角中存在显著表达差异。研究揭示了OBPs中保守的半胱氨酸残基模式(C₁-X_26-30-C₂-X₃-C₃-X_41-42-C₄-X_8-10-C₅-X₈-C₆)和CSPs的四半胱氨酸特征结构，为理解蛋白质功能进化提供了新证据。该成果发表于《BMC Genomics》。

关键技术方法
研究采集150只柞蚕雌雄成虫触角（各3组生物学重复），通过Illumina Novaseq 6000平台进行150 bp双端测序。使用HISAT2将clean reads比对至柞蚕参考基因组，DESeq2分析差异表达基因(DEGs)，并通过qRT-PCR验证候选基因表达。生物信息学分析涵盖信号肽预测、跨膜结构域鉴定及系统发育树构建。

研究结果

1. 差异表达基因谱：比较雌雄触角转录组发现1184个DEGs（484个上调，700个下调），GO富集显示这些基因主要参与膜组成和代谢过程，KEGG分析提示与细胞色素P450通路相关。
2. 嗅觉基因的性别偏好：雄性高表达ApPBP1(GWHGABGR012197)可能参与雌性信息素识别，而雌性高表达的ApGOBP56a(GWHGABGR017175)可能调控产卵选址。ORs如ApOR23a(GWHGABGR021059)在雄性中特异性高表达，暗示其性别特异性功能。
3. 蛋白结构特征：OBPs和CSPs分别呈现6个和4个保守半胱氨酸模式；ORs跨膜域数量变异显著（如ApOR20含8个，ApOR21含7个），IRs中ApIR25a(GWHGABGR003112)具有典型离子通道结构。
4. 信号通路调控：鉴定到G蛋白(GWHGABGR007673)、PKG(GWHGABGR009163)等信号分子，其性别差异表达暗示雌雄对环境刺激的响应机制不同。

结论与意义
该研究首次绘制了柞蚕触角嗅觉基因的性别差异表达图谱，揭示了OBPs/CSPs的结构保守性与功能多样性，为阐释鳞翅目昆虫化学通讯机制提供了新模式。发现的信息素结合蛋白候选基因可作为干扰交配的分子靶点，而宿主挥发物感知相关基因则为开发行为调控剂奠定基础。研究成果不仅推动柞蚕定向育种，也为农林害虫绿色防控策略设计提供了理论依据。