宿主偏好性相关的触角化学感应基因差异表达揭示致倦库蚊生物型吸血行为分子机制

　　本研究针对致倦库蚊(Culex pipiens)两种生物型宿主偏好性差异的遗传调控机制问题，通过行为学实验结合转录组学分析，发现9个气味受体(Ors)、3个离子型受体(Irs)和12个气味结合蛋白(OBPs)等化学感应基因的差异表达与宿主偏好性相关，为开发基于嗅觉机制的病媒防控策略提供了新靶点。

　　

在蚊媒传染病传播链中，宿主选择行为直接决定病原体的传播效率。北方家蚊（Culex pipiens）作为西尼罗病毒和乌苏图病毒的重要传播媒介，其两个形态相同的生物型——致倦库蚊（Cx. p. pipiens，简称Pipiens）和骚扰库蚊（Cx. p. molestus，简称Molestus）表现出截然不同的宿主偏好：Pipiens主要吸食鸟类血液，而Molestus则偏好人类血液。这种宿主偏好差异背后的分子机制长期以来悬而未解，限制了针对宿主选择行为的精准防控策略开发。

为解决这一科学问题，瑞典农业科学大学的Rohan Menon、Rickard Ignell和Sharon R. Hill研究团队开展了一项创新研究。他们通过行为学实验结合触角转录组分析，首次系统鉴定了与两种生物型宿主偏好相关的化学感应基因差异表达谱，相关成果发表在《Parasites & Vectors》期刊。

研究采用Y型嗅觉仪行为实验、触角组织转录组测序和生物信息学分析等关键技术方法。行为学实验使用合成鸡类和人类气味混合物（含醛类、酮类等挥发性有机物VOCs）作为刺激源，测试了来自荷兰瓦赫宁根大学野外种群建立的实验室品系（2016年采集）的982只Pipiens和886只Molestus雌蚊的宿主选择行为。通过RNA-seq技术对表现出稳定宿主偏好的个体触角组织进行转录组分析，使用CLC Genomics Workbench平台进行基因表达差异分析。

行为学实验结果

通过剂量反应实验发现，在10^-5浓度下，Pipiens对鸡类气味混合物表现出显著偏好（z=4.832, P<0.001），而Molestus对人类气味混合物偏好更明显（z=-5.992, P<0.001）。尽管偏好强度较其他高度特化蚊种偏低，但两种生物型在连续两天的测试中均保持稳定的选择一致性（图1）。

转录组分析结果

Principal component analysis显示两种生物型触角转录组在PC1轴上出现29.3%的分离（图2a）。基因本体（GO）分析发现差异表达基因主要富集在催化活性（GO:0003824）、水解酶活性（GO:0016787）和气味结合功能（GO:0005549）等类别（图2f）。

化学感应基因差异表达

在156个注释气味受体（Ors）中，9个Ors显示显著差异表达：Or18、Or64和Or205在Molestus中高表达，Or2、Or192和Or195在Pipiens中高表达，而Or65、Or152和Or177为Pipiens特有（图3a）。特别值得注意的是，Or2先前被证实可结合吲哚、4-甲基苯酚等人类体味成分。

在离子型受体（Irs）中，核心共受体Ir76b在Pipiens中表达更高，而Ir75l和Ir100b在Molestus中高表达（图3a）。气味结合蛋白（OBPs）家族中发现12个差异表达基因，其中OBP66、CQUJHB012200和CQUJHB017566在Molestus中高表达，OBP19d和OBP28a为Molestus特有（图3b）。

研究结论表明，两种生物型宿主偏好性的差异可能与触角化学感应基因的表达谱差异直接相关。这些基因涉及气味检测的多个关键环节：Ors和Irs通路分别介导宿主寻找和 discrimination（辨别），OBPs参与气味分子的运输和选择性调节。特别是Ir76b和Ir75l等受体对羧酸和胺类化合物的敏感性差异，可能解释了两种生物型对鸟类和人类特征气味的不同响应特性。

该研究的重要意义在于首次建立了致倦库蚊生物型宿主选择行为与化感基因表达谱的关联，为理解蚊媒宿主偏好的进化机制提供了分子基础。发现的差异表达基因可作为潜在遗传标记用于野外种群宿主偏好的快速鉴定，并为开发基于嗅觉干扰的蚊媒防控策略提供了新靶点。未来研究需通过功能验证（如基因敲除）明确这些基因在宿主选择中的具体作用，以及其在不同地理种群中的保守性。