付淑慧,張 鶴,趙婉清,梁志剛

(忻州師范學(xué)院生物系,山西忻州034000)

小菜蛾P(guān)lutellaxylostellaL.,屬鱗翅目Lepidoptera菜蛾科Plutellidae,是一種世界性的農(nóng)業(yè)害蟲。該蟲專一性取食白菜、油菜、甘藍、蘿卜、芥菜、花椰菜等十字花科蔬菜,嚴重時可使蔬菜減產(chǎn)90%以上,甚至絕收(Furlongetal., 2013; Lietal., 2016a)。多年來,小菜蛾的防治以化學(xué)防治為主,大量化學(xué)農(nóng)藥的使用導(dǎo)致小菜蛾發(fā)展為抗藥性最嚴重的害蟲之一。利用信息化學(xué)物質(zhì)如寄主植物揮發(fā)物和性信息素監(jiān)測和誘捕害蟲,因其綠色高效而備受關(guān)注。目前,已明確寄主植物揮發(fā)物在小菜蛾的行為活動中發(fā)揮著重要的作用。如異硫氰酸酯類物質(zhì)(Isothiocyanates,ITCs)是十字花科植物的特異性揮發(fā)物,可以顯著影響小菜蛾的電生理反應(yīng)、行為活動和產(chǎn)卵選擇,是小菜蛾識別和定位十字花科植物的重要嗅覺信號(Renwicketal., 2006; Sunetal., 2009; Liuetal., 2020)。因此,基于信息化學(xué)物質(zhì)探索和研究高效、無毒、無污染防治小菜蛾的新方法和新途徑具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用前景。

氣味結(jié)合蛋白(odorant binding proteins, OBPs)是昆蟲識別外界氣味揮發(fā)物的第一步生化反應(yīng),在昆蟲定位寄主植物、尋找配偶、選擇合適產(chǎn)卵場所和躲避天敵等活動中發(fā)揮著重要的作用(Leal, 2013; Pelosietal., 2014; Rihanietal., 2021)。越來越多的研究表明,OBPs的沉默會導(dǎo)致昆蟲對信息化學(xué)物質(zhì)的電生理反應(yīng)和行為反應(yīng)下降(Chenetal., 2021; Liuetal., 2021)。研究OBPs和氣味揮發(fā)物之間的關(guān)系,一方面可以闡明二者之間的結(jié)合機制,另一方面可以通過OBPs的結(jié)構(gòu)特征設(shè)計調(diào)節(jié)昆蟲行為的活性揮發(fā)物。常用的研究方法為熒光競爭結(jié)合技術(shù),通過原核表達、蛋白質(zhì)純化以及結(jié)合試驗,從而明確蛋白質(zhì)與氣味揮發(fā)物二者的結(jié)合能力(彭竹等, 2020; 郭莉等, 2021)。然而,該過程繁瑣,蛋白質(zhì)存在變性的可能,且待測氣味物質(zhì)數(shù)量眾多。

目前,從小菜蛾的基因組和轉(zhuǎn)錄組中鑒定到39個OBPs,這些基因的表達模式與性別、組織、發(fā)育階段、交配狀態(tài)和生存環(huán)境中有無寄主植物密切相關(guān),其中,PxylOBP33在雌、雄蟲觸角中特異性表達,可能參與了小菜蛾識別信息化學(xué)物質(zhì)的過程(Caietal., 2021)。為了探究PxylOBP33的功能,本研究擬對其進行同源建模,通過分子對接,模擬PxylOBP33與寄主植物揮發(fā)物、小菜蛾性信息素及其類似物的結(jié)合方式,初步解析PxylOBP33與信息化學(xué)物質(zhì)的結(jié)合機制,以期明確PxylOBP33的潛在結(jié)合物質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料

序列來源:基于Caietal.(2021)文獻報道,獲得PxylOBP33氨基酸序列,NCBI中登錄號為KAG7302154.1。

供試信息化學(xué)物質(zhì):選取小菜蛾的4種性信息素及其5種結(jié)構(gòu)類似物和45種十字花科植物揮發(fā)物,共54種揮發(fā)物,用于PxylOBP33分子對接。其中,十字花科植物揮發(fā)物包括36種一般性氣味揮發(fā)物和9種異硫氰酸酯類物質(zhì)。

1.2 方法

1.2.1PxylOBP33的同源建模

使用SignalP 5.0(https://services.health tech.dtu.dk/service.php?SignalP-5.0)預(yù)測PxylOBP33的信號肽位置,以刪除信號肽的氨基酸序列為目標序列,在Swiss-model(https://www.swissmodel.expasy.org/)中搜尋同源建模的蛋白質(zhì)模板。蛋白質(zhì)模板綜合考慮全球模型質(zhì)量估算值(global model quality estimation,GMQE)、定性模型能量分析值(qualitative model energy analysis,QMEAN)以及模板與PxylOBP33的氨基酸序列一致性大于30%等條件。使用Clustal X在線軟件(https://www.genome.jp/tools-bin/clustalw)比較PxylOBP33和蛋白質(zhì)模板氨基酸序列的一致性,并通過ESPript 3.0網(wǎng)站(https://espript.ibcp.fr/ESPript/cgi-bin/ESPript.cgi)對比對結(jié)果進行處理。蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的顯示和分析使用PyMOL軟件。

1.2.2同源建模所得模型評價

為保證建模蛋白質(zhì)的質(zhì)量,使用SAVES 6.0軟件(https://saves.mbi.ucla.edu/)中的ProCheck、Verify-3D和ERRAT三種程序?qū)σ褬?gòu)建的PxylOBP33三維模型進行評價。ProCheck程序是通過分析蛋白質(zhì)氨基酸殘基中二面角φ和ψ是否分布在合理范圍內(nèi)來評價蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的立體化學(xué)質(zhì)量,評價結(jié)果以拉式構(gòu)象圖(Ramachandran plot)呈現(xiàn)。拉氏構(gòu)象圖分為4個區(qū)域:最佳合理區(qū)、較合適區(qū)、勉強接受區(qū)和不合理區(qū)。若90%以上的氨基酸位于最佳合理區(qū),則蛋白質(zhì)模型可靠。Verify-3D程序通過確定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)與一級結(jié)構(gòu)之間的相溶性來評價結(jié)構(gòu)與序列之間的匹配度,如果蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)與一級結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系的得分大于0.2時,則認為該蛋白質(zhì)模型合格。ERRAT程序能夠統(tǒng)計碳、氮、氧3種類型原子之間形成的非共價鍵數(shù)目,其誤差值在置信區(qū)間內(nèi)的氨基酸數(shù)量占總氨基酸數(shù)量的比例為ERRAT值,若ERRAT值大于50%,即表示模型中非鍵合相互作用合理。

1.2.3分子對接

配體分子的準備:根據(jù)配體分子的CAS號或名稱從PubChem網(wǎng)站(https://pubchem.ncbi. nlm.nih.gov/)下載其三維結(jié)構(gòu),利用Open-babel 3.0軟件將配體的SDF格式轉(zhuǎn)換為PDB格式后,通過AutoDock Tool 1.5.6軟件使配體分子具有原子電荷以及力場,并儲存為PDBQT格式。

蛋白質(zhì)分子的準備:通過AutoDock Tool 1.5.6軟件對已構(gòu)建的PxylOBP33蛋白質(zhì)添加氫鍵,合并蛋白質(zhì)分子中的非極性氫,識別受體各原子類型,同時賦予原子電荷以及力場,最后儲存為PDBQT格式文件。

分子對接:使用AutoDock Tool 1.5.6軟件進行半柔性對接,在grid模塊中設(shè)置受體與配體的結(jié)合搜尋空間Grid Box,坐標為x=-1.668,y=5.22,z=-11.518,網(wǎng)格參數(shù)為90點×90點×100點,格點間距為0.375 ?,每組輸出10個對接結(jié)果,包括自由結(jié)合能和模型構(gòu)象等信息。自由結(jié)合能低于-5.0 kJ/mol且位點構(gòu)象合理的物質(zhì),即為PxylOBP33的潛在結(jié)合物質(zhì),最后使用Discovery Studio 4.5軟件分析該物質(zhì)與PxylOBP33的對接結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 PxylOBP33同源建模結(jié)果

PxylOBP33編碼143個氨基酸,N端含有22個氨基酸長度的信號肽。去除PxylOBP33信號肽,通過Swiss-model搜索其同源蛋白質(zhì),結(jié)果顯示岡比亞按蚊AnophelesgambiaeAgamOBP20(ID:3V2L)與PxylOBP33的氨基酸覆蓋率為80%,同源性為35.29%,GMQE值為0.78,QMEAN值為-0.56,均符合同源建模的要求,故以AgamOBP20為模板構(gòu)建小菜蛾P(guān)xylOBP33的三維結(jié)構(gòu)。

PxylOBP33與AgamOBP20的氨基酸比對結(jié)果顯示(圖1),二者具有較好的一致性,均含有6個半胱氨酸殘基,形成3對二硫鍵,屬于典型的昆蟲OBPs。PxylOBP33與AgamOBP20的三維結(jié)構(gòu)比對結(jié)果顯示(圖2-A,C),這兩種蛋白質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)區(qū)域基本重合,均方根誤差(Root mean squared error,RMSD)值為0.079。PxylOBP33為球狀蛋白質(zhì)(圖2-B),由6個α螺旋組成,分別為α1(Arg3-Asn21)、α2(Glu25-Lys33)、α3(Arg40-Met52)、α4(Tyr63-Met73)、α5(Pro76-Lys88)和α6(Leu99-Asp112),存在3對二硫鍵:Cys17-Cys48,Cys44-Cys100和Cys89-Cys109,分別連接α1和α3、α3和α6以及α5和α6。

圖1 小菜蛾氣味結(jié)合蛋白PxylOBP33與蛋白質(zhì)模板AgamOBP20的序列比對

圖2 小菜蛾氣味結(jié)合蛋白PxylOBP33的三維模型

2.2 PxylOBP33三維結(jié)構(gòu)模型的質(zhì)量評價

通過ProCheck程序分析PxylOBP33三維模型的立體化學(xué)質(zhì)量,拉式構(gòu)象圖顯示(圖3)PxylOBP33中91.8%的氨基酸殘基落在最佳合理區(qū),8.2%的氨基酸殘基落在較合適區(qū),無氨基酸落在勉強接受區(qū)和不合理區(qū),符合拉式構(gòu)象圖中氨基酸位于最佳合理區(qū)的數(shù)量大于90%的標準。因此,PxylOBP33三維模型的立體化學(xué)質(zhì)量良好。

圖3 小菜蛾氣味結(jié)合蛋白PxylOBP33模型的拉氏構(gòu)象圖

通過Verify-3D程序評價PxylOBP33三維結(jié)構(gòu)模型和一級結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,構(gòu)象中100%的氨基酸評分大于0.2(圖4),表明PxylOBP33三維模型的氨基酸殘基是合理的。

圖4 小菜蛾氣味結(jié)合蛋白PxylOBP33模型的Verify-3D得分結(jié)果

通過ERRAT程序評價目標構(gòu)象中不同原子之間非鍵相互作用的整體性能。PxylOBP33三維結(jié)構(gòu)模型的ERRAT值為97.3214%(圖5),遠大于一般要求50%,表明建模蛋白質(zhì)的非共價鍵相互作用整體上是合理的。綜合以上評價結(jié)果,PxylOBP33三維結(jié)構(gòu)模型合理,可用于分子對接。

圖5 ERRAT計算的小菜蛾氣味結(jié)合蛋白PxylOBP33模型殘基誤差值

2.3 分子對接

2.3.1PxylOBP33與一般性植物揮發(fā)物的對接結(jié)果

分子對接顯示PxylOBP33與36種一般性植物揮發(fā)物的自由結(jié)合能在-6.29～-3.56 kJ/mol之間(表1)。自由結(jié)合能數(shù)值越小代表蛋白質(zhì)與配體的結(jié)合能力越強,本研究以自由結(jié)合能低于-5.0 kJ/mol且位點構(gòu)象合理的物質(zhì)為PxylOBP33潛在結(jié)合物質(zhì),因此共18種一般性揮發(fā)物與PxylOBP33有結(jié)合能力,包括2種醛(苯甲醛和苯乙醛)、2種酮(苯乙酮和甲基庚烯酮)、5種酯(順-3-己烯異戊酸酯、乙酸苯甲酯、水楊酸甲酯、順-3-丙酸己烯酯和順-3-己烯醇乙酸酯)和9種萜烯類物質(zhì)(D-檸檬烯、α-松油烯、羅勒烯、桉樹腦、里那醇、莰烯、α-蒎烯、月桂烯和香葉醇)。其中,D-檸檬烯與PxylOBP33結(jié)合能力最強,自由結(jié)合能為-6.29 kJ/mol。D-檸檬烯為環(huán)狀小分子物質(zhì),與PxylOBP33結(jié)合時,位于PxylOBP33的結(jié)合腔內(nèi),二者主要通過疏水作用和范德華力結(jié)合(圖6)。D-檸檬烯與PxylOBP33的氨基酸Pro81(4.38 ?)、Ala85(3.58 ?)、Met110(4.62 ?)、Phe120(5.20 ?)和Phe118(4.33、5.16、5.45 ?)形成疏水作用力,與氨基酸Tyr50、Thr82、Val113、Asp114、Asn117和Val119形成范德華力。除疏水作用和范德華力兩種分子間作用力外,PxylOBP33與12種配體可以形成氫鍵,維持蛋白質(zhì)-配體之間的穩(wěn)定。如PxylOBP33的Thr82、Val119與順-3-己烯異戊酸酯,Tyr50、Phe118與乙酸苯甲酯,Val119與苯乙酮,Val119與里那醇,Tyr50、Val119與水楊酸甲酯之間存在氫鍵,其中Tyr50和Val119是PxylOBP33與這些配體物質(zhì)形成氫鍵的重要氨基酸。

表1 小菜蛾氣味結(jié)合蛋白PxylOBP33與一般性揮發(fā)物的分子對接

圖6 小菜蛾P(guān)xylOBP33與D-檸檬烯的分子對接圖

2.3.2PxylOBP33與十字花科植物特異性揮發(fā)物的對接結(jié)果

通過分子對接檢測了PxylOBP33與十字花科植物特異性揮發(fā)物——異硫氰酸酯類物質(zhì)的結(jié)合能力。在9種異硫氰酸酯類物質(zhì)中,PxylOBP33與4種物質(zhì)具有結(jié)合能力,分別為異硫氰酸苯乙酯(-6.27 kJ/mol)、異硫氰酸苯酯(-6.15 kJ/mol)、對甲氧異硫氰酸苯酯(-5.81 kJ/mol)和異硫氰酸芐酯(-5.67 kJ/mol)(表2)。這4種物質(zhì)主要通過疏水作用、范德華力以及π-硫靜電作用與PxylOBP33結(jié)合。其中,異硫氰酸苯乙酯與PxylOBP33的結(jié)合能力最強,二者通過氫鍵、疏水作用、范德華力以及π-硫靜電作用這些分子間作用力結(jié)合(圖7)。PxylOBP33的氨基酸Val119與異硫氰酸苯乙酯形成氫鍵,鍵長2.95 ?,氨基酸Pro81(4.46?)、Ala85(4.67?)、Met110(5.12?)與異硫氰酸苯乙酯存在疏水作用,Val13、Asp14、Tyr50、Phe74、Thr82、Asn117、Phe118、Pro121是范德華力的位點,Phe120(4.73 ?)是π-硫靜電作用的關(guān)鍵位點。由于異硫氰酸酯類物質(zhì)是一類含硫的化學(xué)物質(zhì),π-硫靜電作用可能是PxylOBP33與該類物質(zhì)結(jié)合區(qū)別于其他物質(zhì)的分子間作用力。

表2 小菜蛾氣味結(jié)合蛋白PxylOBP33與十字花科特異性揮發(fā)物的分子對接

圖7 小菜蛾P(guān)xylOBP33與異硫氰酸苯乙酯的分子對接圖

2.3.3PxylOBP33與性信息素成分及其類似物的對接結(jié)果

小菜蛾P(guān)xylOBP33與4種性信息素成分及其5種類似物的自由結(jié)合能在-6.96～-5.69 kJ/mol之間(表3),均有較強的結(jié)合能力。小菜蛾主要性信息素成分之一的順-11-十六碳烯乙酸酯(Z11-16∶Ac)與PxylOBP33的結(jié)合能力最強,自由結(jié)合能為-6.96 kJ/mol。Z11-16∶Ac與PxylOBP33結(jié)合時,位于PxylOBP33的結(jié)合空腔內(nèi),主要通過疏水作用和范德華力結(jié)合,疏水作用的氨基酸位點為Leu6(4.48 ?)、Pro121(4.42 ?),范德華力的作用位點為Gly10、Met13、Tyr50、Ser52、Leu55、Val70、Met73、Phe74、Pro81、Thr82、Ala85、Met110、Val113、Asp114、Asn117、Phe118、Val119、Phe120(圖8)。另一小菜蛾主要性信息素順-11-十六碳烯醛(Z11-16∶Ald)與PxylOBP33的自由結(jié)合能為-6.04 kJ/mol,通過疏水作用和范德華力結(jié)合。其余性信息素及其類似物除具有疏水作用和范德華力外,還通過氫鍵與PxylOBP33結(jié)合。

表3 小菜蛾氣味結(jié)合蛋白PxylOBP33與性信息素及其類似物的分子對接

圖8 小菜蛾P(guān)xylOBP33與順-11-十六碳烯乙酸酯的分子對接圖

3 結(jié)論與討論

昆蟲依賴靈敏的嗅覺系統(tǒng)識別外界的信息化學(xué)物質(zhì),進而覓食、求偶、交配、繁殖和避險等。在識別氣味分子的過程中,OBPs作為嗅覺反應(yīng)的第一步,首先與氣味物質(zhì)進行識別、結(jié)合和轉(zhuǎn)運。在成蟲觸角中表達的OBPs能夠結(jié)合各類信息化學(xué)物質(zhì)。本研究選取了在觸角中高表達的小菜蛾P(guān)xylOBP33,通過同源建模和分子對接,明確其結(jié)合物質(zhì)和結(jié)合能力,從而獲得了該蛋白質(zhì)的潛在結(jié)合物質(zhì)。

由于小菜蛾是十字花科蔬菜的專食性害蟲,因此本研究選取小菜蛾嗜食寄主植物白菜、甘藍、油菜、蘿卜的氣味揮發(fā)物與PxylOBP33進行分子對接。結(jié)果發(fā)現(xiàn),PxylOBP33能與22種寄主植物揮發(fā)物結(jié)合,包括2種醛、2種酮、9種酯和9種萜烯類物質(zhì)(表1和表2)。這與OBPs可以結(jié)合多種具有不同化學(xué)基團的氣味物質(zhì)的結(jié)果相吻合(李廣偉等, 2017; Yuetal., 2018; 孫小潔等, 2020)?；瘜W(xué)物質(zhì)本身的性質(zhì)會影響OBPs的結(jié)合能力。在一定范圍內(nèi),氣味揮發(fā)物碳原子數(shù)目的增加會導(dǎo)致OBPs與配體分子的結(jié)合能力減弱(Jiangetal., 2009; Dengetal., 2012),也有研究認為蛋白質(zhì)結(jié)合能力的強弱與配體碳原子的數(shù)目無顯著關(guān)系(Lietal., 2016b)。本試驗中,PxylOBP33結(jié)合的化學(xué)物質(zhì),除異硫氰酸苯酯(C7)和苯甲醛(C7)含有7個碳原子外,其余物質(zhì)碳原子數(shù)目在8個以上。雖然PxylOBP33的結(jié)合能力并不隨著配體碳原子數(shù)目的增加而增加,但該蛋白質(zhì)與碳原子數(shù)目多的配體結(jié)合能力強,這可能與碳原子數(shù)目多的配體形成作用方式的構(gòu)象所占空間大有關(guān)。此外,有研究顯示配體的形狀也會影響OBPs的結(jié)合能力。云斑天牛BatocerahorsfieldiBhorOBPm2與鏈狀配體的結(jié)合能力強于環(huán)狀配體(Zhengetal., 2016),而有的研究認為OBPs對環(huán)狀配體的結(jié)合能力強于鏈狀配體(郭莉等, 2021)。小菜蛾P(guān)xylOBP33能與17種鏈狀配體結(jié)合,同時,與14種環(huán)狀配體有較強的結(jié)合能力,該蛋白質(zhì)結(jié)合能力不受配體形狀的影響。

OBPs與配體物質(zhì)有效結(jié)合依賴蛋白質(zhì)的氨基酸和配體形成的相互作用力。PxylOBP33與配體之間通過疏水作用、范德華力和氫鍵等結(jié)合,符合OBPs這種轉(zhuǎn)運蛋白的特性,即通過蛋白質(zhì)構(gòu)象的改變,結(jié)合和釋放配體分子,所以多以非共價相互作用力與配體分子結(jié)合,便于后續(xù)配體分子的釋放。異色瓢蟲Harmoniaaxyridis4種OBPs(Quetal., 2022)、花椒窄吉丁AgriluszanthoxylumiAzanOBP3(郭莉等, 2021)、花絨寄甲DastarcushelophoroidesDhelOBP21(Lietal., 2015)等與配體的結(jié)合也存在氫鍵、疏水作用和范德華力。然而,PxylOBP33與異硫氰酸酯類物質(zhì)除上述三種作用力外,還存在π-硫鍵,該鍵本質(zhì)上是一種靜電作用力,這可能是這類物質(zhì)與PxylOBP33結(jié)合的特殊方式,可在設(shè)計引誘劑或趨避劑時,考慮該作用方式。

本研究中,與PxylOBP33具有結(jié)合潛力的物質(zhì)都是十字花科植物的主要成分,均能引起小菜蛾觸角電生理反應(yīng)或/和行為反應(yīng)(Reddy and Guerrero, 2000; 韓寶瑜等, 2001)。順-3-己烯醇乙酸酯、苯甲醛和苯乙醛是甘藍、白菜和青菜3種十字花科蔬菜共有的揮發(fā)物(戴建青等, 2011),順-3-己烯醇乙酸酯和苯甲醛能引起小菜蛾趨向行為反應(yīng)(田厚軍等, 2018),且順-3-己烯醇乙酸酯對小菜蛾具有很強的引誘活性(王香萍等, 2005)。苯乙醛是開花植物釋放的一種芳香型化合物,是許多鱗翅目昆蟲的優(yōu)質(zhì)食物指示劑(Knauer and Schiestl, 2015; Guoetal., 2021)。而小菜蛾對α-松油烯、D-檸檬烯和里那醇在行為上有拒避以及產(chǎn)卵忌避反應(yīng)(Zhangetal., 2004)。異硫氰酸酯類物質(zhì)是十字花科植物的特異性揮發(fā)物,是小菜蛾尋找寄主植物和定位產(chǎn)卵場所的重要化學(xué)信號。本研究中,PxylOBP33與異硫氰酸苯乙酯、異硫氰酸苯酯、對甲氧異硫氰酸苯酯和異硫氰酸芐酯有較好的結(jié)合能力。已有研究表明,這4種物質(zhì)都能刺激小菜蛾產(chǎn)卵,其中異硫氰酸苯乙酯對小菜蛾的觸角電位反應(yīng)最強烈,能顯著刺激小菜蛾雌蟲產(chǎn)卵(Liuetal., 2020)。PxylOBP33與上述多種寄主植物揮發(fā)物的結(jié)合潛力暗示其在小菜蛾寄主定位中發(fā)揮著作用。

OBPs除能與寄主植物揮發(fā)物結(jié)合外,還能有效地結(jié)合性信息素。本研究發(fā)現(xiàn)PxylOBP33具有與小菜蛾性信息素及其類似物等9種物質(zhì)結(jié)合的潛力,其中與小菜蛾主要性信息素成分之一的Z11-16∶Ac結(jié)合能力最強,推測PxylOBP33可能參與小菜蛾雄蟲感知性信息的過程。前期研究表明,小菜蛾P(guān)xylOBP33在未交配雄蟲觸角表達量最高(Caietal., 2021),這也進一步解釋和說明了PxylOBP33可能在小菜蛾尋找配偶的過程中發(fā)揮重要作用。已有報道,小菜蛾性信息素結(jié)合蛋白PxylPBP1-3對小菜蛾性信息素及其類似物有很強的結(jié)合能力(Sunetal., 2013),PxylOBP33與PxylPBP1-3分布于進化樹的一個分枝中,但進化關(guān)系較遠(Caietal., 2021),這可能與小菜蛾在長期進化中OBPs向不同方向進化有關(guān)。鱗翅目其它昆蟲的OBPs,如梨小食心蟲GrapholitamolestaGmolOBP7、桃蛀螟ConogethespunctiferalisCpunOBP4、茶尺蠖EctropisobliquaEoblOBP9和EoblOBP11既能與植物揮發(fā)物結(jié)合,又可以與性信息素結(jié)合(Chenetal., 2018; 郭洪剛等, 2021; 嚴玉婷等, 2021),說明在進化過程中一種OBP不只負責(zé)一種信息化學(xué)物質(zhì)的識別,同一昆蟲中各OBPs協(xié)同互作,通過與寄主植物揮發(fā)物和昆蟲性信息素等物質(zhì)特異性識別,共同調(diào)節(jié)昆蟲定位寄主和尋找配偶等行為(Britoetal., 2016)。

分子對接可以直觀地明確OBPs與配體之間的結(jié)合方式,從大量的配體物質(zhì)中篩選出OBPs的配體;熒光競爭結(jié)合試驗也是一種常見的研究OBPs功能的方法,可以精準地判斷OBPs與化學(xué)物質(zhì)的結(jié)合能力(郭冰等, 2019)。熒光競爭結(jié)合試驗可以彌補分子對接因軟件評測帶來的誤差,而分子對接可以彌補熒光競爭結(jié)合試驗中蛋白表達和純化周期長的缺點,兩種方法相輔相成。本研究中,通過分子對接發(fā)現(xiàn)PxylOBP33可與31種寄主植物揮發(fā)物和性信息素等物質(zhì)結(jié)合,可能參與了小菜蛾定位寄主和尋找配偶等行為,為研究小菜蛾OBPs功能奠定了基礎(chǔ)。今后將繼續(xù)對篩選的物質(zhì)進行熒光競爭結(jié)合試驗,以進一步確定不同信息化學(xué)物質(zhì)與PxylOBP33之間的結(jié)合能力,為新型綠色高效引誘劑的配制提供參考依據(jù)。