飞蝗表皮蛋白LmKnk3-5′的抗体制备及组织定位

【目的】LmKnickkopf3-5′(LmKnk3-5′)是飞蝗（Locusta migratoria）蜕皮发育中重要的表皮蛋白。本文旨在制备LmKnk3-5′特异抗体并对其进行组织定位,为LmKnk3-5′生物学功能研究提供蛋白水平的证据,同时为进一步深入探究LmKnk3-5′与其他表皮蛋白在飞蝗表皮形成过程中的协同作用打下基础。【方法】首先比对飞蝗Knickkopf(Knk)家族4个基因LmKnk、LmKnk2、LmKnk3-FL和LmKnk3-5′的氨基酸序列,选取LmKnk3-5′的3段特异抗原序列R1、R2和R3,设计包含BamH I、Hind III酶切位点的引物,以LmKnk3-5′全长cDNA为模板,PCR获得LmKnk3-5′的特异抗原片段;然后将特异抗原片段与pET-32a经双酶切、T4连接酶连接、测序验证、成功构建重组质粒后,转入BL21（DE3）表达菌株中,加入IPTG（终浓度0.5 mmol·L^-1）低温（16℃）诱导重组蛋白表达,SDS-PAGE检测重组蛋白表达情况;接着扩大培养可在菌体裂解液的上清中表达重组融合蛋白的大肠杆菌,提取蛋白并用Ni-NTA对其进行纯化,之后再用纯化后的重组特异抗原免疫小鼠4次,获得anti-LmKnk3-5′多克隆抗体,ELISA法对其进行效价检测,并用Western blot法检测其特异性。取飞蝗5龄若虫第8天表皮,制备石蜡切片,通过免疫组化法对LmKnk3-5′蛋白进行组织定位。【结果】通过氨基酸序列比对,选取LmKnk3-5′的特异抗原区域R1、R2和R3,分别包含208、147和131个氨基酸残基,蛋白理论分子量分别为24.0、17.0和14.8 kD。酶切连接后,成功获得 pET-32a-R1、pET-32a-R2 和pET-32a-R3重组质粒。诱导表达检测,发现只有含pET-32a-R2的表达菌在菌体裂解液的上清液中大量表达重组蛋白。将其扩大培养纯化后获得 R2重组融合蛋白,免疫小鼠取抗血清进行效价检测,抗体效价高达1﹕512 000,可满足抗体使用需求。Western blot结果表明,注射dsLmKnk3-5′后飞蝗体壁LmKnk3-5′的蛋白表达显著减少,表明anti-LmKnk3-5′抗体特异性良好。免疫组化试验结果表明,表皮蛋白LmKnk3-5′在飞蝗腹部体壁皮细胞及新表皮中均有分布,特别是新合成的外表皮顶端。【结论】成功获得飞蝗LmKnk3-5′多克隆抗体,证明其特异性良好。LmKnk3-5′在飞蝗腹部体壁新合成的外表皮顶端分布较多。研究结果为飞蝗表皮蛋白LmKnk3-5′功能研究提供了蛋白水平的证据。     

三种重金属对中华稻蝗金属硫蛋白基因表达的影响

以栖息于稻田且主要取食水稻茎叶的中华稻蝗(Oxya chinensis)成虫为供试材料,经氯化镉、氯化铜和硫酸锌(Cd Cl2、Cu Cl2和Zn SO4)3种重金属急性染毒,采用RT-q PCR技术检测中华稻蝗2个金属硫蛋白基因(Oxya chinensis metallothionein,Oc MT1,Oc MT2)在精巢、卵巢和肌肉中的表达变化。结果表明,3种重金属均可诱导中华稻蝗MT基因不同程度的上调表达。经Cd急性处理后,3个器官组织中Oc MT1和Oc MT2表达水平在一定浓度范围内随着Cd浓度的增高而诱导表达上调;经Cu急性处理后,精巢和卵巢中Oc MT1在最低浓度时的诱导表达量最高,Oc MT2表达水平随着Cu浓度的增大而升高,肌肉中2个MT基因随着Cu浓度的增大而升高;经Zn处理后,Oc MT1和Oc MT2表达水平随着Zn浓度的升高而升高。由实验结果可以看出,3种重金属对中华稻蝗MT在不同器官组织均有诱导表达作用,但各浓度处理后其诱导表达水平不同,Oc MT对不同重金属的敏感性具有显著差异。     

镉长期暴露对中华稻蝗抗氧化机制的影响

采用生长于Cd2＋污染条件下的小麦苗喂养中华稻蝗的慢性染毒方法,研究了Cd2＋胁迫对中华稻蝗SOD、CAT、GPx活性和H2O2浓度的影响。结果表明,在Cd2＋的作用下,中华稻蝗体内SOD、CAT、GPx活性和H2O2浓度均发生变化,表明Cd2＋可导致中华稻蝗体内产生ROS。SOD、CAT、GPx3种酶对Cd2＋有一定的耐受性：当Cd2＋浓度在这3种酶的耐受范围内,酶活性提高,反之酶活性降低。Cd2＋与抗氧化系统间的关系复杂,SOD、CAT、GPx共同承担清除ROS、保护中华稻蝗的重要作用。     

长期取食染镉小麦后中华稻蝗体内镉的累积分布

重金属镉在动物体内的代谢过程主要通过消化途径实现。以食物染毒的方法,采用不同浓度镉溶液培养的麦苗饲喂中华稻蝗（从一龄若虫至成虫）,将中华稻蝗成虫不同组织部位（头、翅、足、卵巢／精巢、体壁、前肠、中肠、后肠）解剖,并通过原子吸收分光光度计测定其镉的浓度,统计分析各组织部位镉的累积分布规律。火焰原子吸收测定结果表明,生长于浓度为0、36．67、73．34、110．01、146．68μg·g^-1镉溶液中的小麦,其叶片中镉的累积浓度分别达到1．99、102．88、159．92、255．48、372．68μg·g^-1,与培养液中镉浓度呈显著正相关（Y=2．4379X-0．206,R^2=0．988P〈0．01;Y为小麦中镉浓度,X为镉溶液浓度）;随着镉处理浓度的增加,中华稻蝗头、翅、足、卵巢、体壁、前肠、中肠、后肠中镉的累积浓度基本都呈增加的趋势,例如,在各组织部位中镉累积浓度最高的为中肠,4个处理浓度中雌虫分别为对照组的139．29、82．11、197．94、212．74倍,雄虫为对照组的99．89、70．32、100．17、91．23倍;在各组织部位中镉累积浓度较低的足,雌、雄虫也分别达到了对照组的4．95、8．80、16．23、16．90倍和7．14、12．22、20．59、27．98倍。对中华稻蝗成虫各组织部位镉累积浓度进行比较发现,消化道各部位的累积浓度较其他部位为高,其中,中肠内镉的累积浓度均为最高,前后肠间的累积浓度次之;此外,镉在中华稻蝗头部也有明显的累积,其次是体壁和翅,而卵巢／精巢和足的累积浓度最低。研究结果表明长期取食染毒小麦可导致镉在中华稻蝗体内的累积,且镉在不同组织部位中的累积分布存在差异。     

中华稻蝗不同体段镉与铅含量及抗氧化酶的比较

采用现场采样及室内测试方法,对中华稻蝗不同体段的镉与铅含量、MDA及H2O2自由基含量、GSH含量及其相关酶（GST、GPx、GR）活性、SOD及CAT活性进行了研究。结果表明,镉与铅含量均在胸部最高,其次为腹部和头部,后足含量最低。胸部镉含量分别是腹部、头部和后足的2.83、3.40和5.67倍,铅含量分别是腹部、头部和后足的1.29、1.39和1.41倍。GSH、MDA、H2O2含量及SOD、CAT活性均为后足最高,其次为头部和腹部,胸部最低。GST在4个体段的活性无显著差异。GR活性的顺序为头部〉胸部〉腹部〉后足,GPx活性的顺序为头部〉腹部〉胸部〉后足。进入土壤中的镉与铅经食物链转运后,在中华稻蝗体内富集,据此可将中华稻蝗作为农业环境中镉与铅污染的指示生物。     

中华稻蝗羧酸酯酶家族基因生物信息学及组织表达特异性分析

【目的】对重要农业害虫中华稻蝗（Oxya chinensis）羧酸酯酶（carboxylesterases,Ces）家族基因进行生物信息学分析,并对部分基因的组织表达特性进行研究,为揭示中华稻蝗Ces基因功能及研发新的分子靶标提供依据。【方法】基于中华稻蝗转录组数据库,通过关键词搜索获得Ces基因序列,采用生物信息学方法进行比对拼接、氨基酸序列推导和开放阅读框分析,选择全长序列构建系统发育树,采用在线软件分析中华稻蝗Ces氨基酸序列结构、理化性质、信号肽和N糖基化位点等特征。采用实时定量PCR技术,通过geNorm 与Normfinder 软件分析4个候选内参基因β-肌动蛋白（β-actin）、延长因子（EF1α）、3-磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）和核糖体蛋白49（RP49）表达稳定性,筛选中华稻蝗5龄若虫不同组织部位最适内参基因并检测10个羧酸酯酶基因在不同组织部位相对表达量。【结果】从中华稻蝗转录组数据库搜索获得Ces基因cDNA片段180个,经筛选获得28个Ces基因全长序列进行生物信息学分析。推导的氨基酸序列与其他昆虫物种的聚类分析结果显示,中华稻蝗28个Ces分布于4个功能簇中,其中A簇直翅目和部分双翅目昆虫α酯酶（20个）、D簇表皮特异酯酶（2个）、E簇β酯酶（4个）和F簇非鳞翅目保幼激素酯酶（2个）。氨基酸序列分析结果显示,中华稻蝗大部分Ces的等电点（pI）均为偏酸性或弱酸性,pI为4.38-6.84,只有3个Ces的pI值偏碱性。中华稻蝗所有的Ces基因都具有N糖基化位点、N端保守的半胱氨酸残基及氧离子洞,信号肽预测结果表明19个Ces具有完整的信号肽;21个Ces具有典型的催化三联体S-E-H,其余7个Ces催化三联体发生了不同的替换。GeNorm与Normfinder分析结果显示,4个候选内参基因稳定性EF1α=RP49＞β-actin＞GAPDH。选择EF1α作为内参基因,RT-qPCR结果显示10个羧酸酯酶基因在7个不同组织部位均有表达,其中OcCesA1、OcCesA6、OcCesA12、OcCesA14、OcCesA18和OcCesA19在中肠和胃盲囊高表达,此外OcCesA6、OcCesA18和OcCesA19还在马氏管高表达,OcCesA2在后肠高表达。OcCesD1在马氏管表达量最高,脂肪体和表皮次之;OcCesE1在胃盲囊表达量最高;OcCesF2在中肠表达量最高。【结论】基于中华稻蝗转录组数据库获得28个全长Ces基因,聚类分析结果显示,这些基因分布于4个功能簇中,其中分布于A簇的基因数目相对较多,且多在中肠、胃盲囊和马氏管等代谢解毒器官中高表达。研究结果为Ces基因功能的深入探索和中华稻蝗Ces基因分子靶标研发提供了依据。     

病原真菌降解两种蚧虫体壁过程中胞外酶作用

【目的】探究病原真菌降解蚧虫体壁过程中胞外酶的作用及其毒力效应,为应用病原菌对蚧虫进行生物防治提供依据。【方法】选用4株昆虫病原真菌-蜡蚧霉（Lecanicillium lecanii）菌株V3.4505、V3.4504、噬菌蚧霉(L. fungicola)菌株HEB02和镰刀菌Fusarium incarnatum-equiseti菌株HEB01,以日本龟蜡蚧（Ceroplastes japonicus Green）和沙里院褐球蚧（Rhodococcus sariuoni Borchsenius）为靶标害虫,以这两种蚧虫的表皮作为病原菌培养基的唯一碳源,测定培养过程中各菌株4种胞外酶的活性变化,包括脂肪酶、类枯草杆菌蛋白酶（Pr1酶）、几丁质酶和N-乙酰-氨基葡萄糖苷酶（NAG酶）,并据此分析真菌入侵蚧虫体壁过程中胞外酶的作用。同时,测定两种蚧虫被4株病原真菌感染8 d后的死亡率,用于评价菌株和胞外酶的毒力效应。【结果】4株病原菌在降解两种蚧虫的体壁过程中,4种胞外酶的活性都发生了明显的变化,呈现先升高后降低趋势。脂肪酶的活性高峰出现得最早,在培养2 d后就达到最大值,且在日本龟蜡蚧上各菌株脂肪酶的活性明显高于沙里院褐球蚧。菌株的Pr1酶活性高峰出现在3-4 d,而几丁质酶和NAG酶的活性高峰分别出现在6 d和4-5 d。4个菌株相比较,V3.4505菌株对日本龟蜡蚧和沙里院褐球蚧的致死率均为最高,分别是73%和81%,且与HEB02菌株和HEB01菌株有差异显著。4个株菌的Pr1酶活性平均值与它们对日本龟蜡蚧和沙里院褐球蚧感染8 d后累计死亡率的线性相关性显著,线性方程分别为：y=0.082x+5.822（R²=0.823）和y=0.119x+14.75（R²=0.764）;4个株菌的几丁质酶活性平均值与两种蚧虫累计死亡率的线性相关也较显著,线性方程分别为：y=-0.148x+15.89（R²=0.645）和y =0.095x+10.46（R²=0.762）。【结论】在对两种蚧虫的感染过程中,病原真菌的4种胞外酶均参与了对蚧虫蜡质和体壁的降解。脂肪酶降解虫体表面的蜡质,酶活性高峰出现最早,在蜡壳厚的日本龟蜡蚧上其酶活性表现得更高。在其余3种酶中,先由Pr1酶作用,降解蚧虫原表皮中的蛋白质,再由几丁质酶和NAG酶作用,降解几丁质。酶作用高峰时间与酶活性大小与其底物在蚧虫体壁中的排列层次与含量相吻合。菌株的酶活性和蚧虫致死率相关性分析说明,Pr1酶和几丁质酶可作为菌株的毒力指示因子。4个菌株相比较,蜡蚧霉V3.4505菌株表现出较好的致病特性,说明其对蚧虫的毒力较高,可考虑作为蚧虫生物防治应用的病原菌种。     

飞蝗3个细胞色素P450基因的分子特性及功能

【目的】研究飞蝗（Locusta migratoria）细胞色素P450（CYP450）第四家族（CYP4）中3个基因的功能。【方法】以飞蝗为材料,依据飞蝗EST数据库P450基因预测序列设计引物,利用 RT-PCR技术克隆飞蝗细胞色素P450基因的cDNA全长序列,命名为CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1（GenBank登录号： KF857162、KF857163和KF857164）。采用实时定量 PCR 技术分析CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1在飞蝗各发育阶段以及不同组织中mRNA的表达水平。应用RNA干扰技术沉默CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1,实时定量 PCR 技术检测基因的沉默效率。应用农药点滴技术测定2龄若虫期飞蝗对马拉硫磷、毒死蜱和溴氰菊酯杀虫剂的毒力,通过SPSS软件分析得出3种杀虫剂的LC30,同时应用该技术研究dsRNA干扰过的飞蝗对马拉硫磷、毒死蜱和溴氰菊酯杀虫剂的敏感性。【结果】克隆获得了飞蝗CYP450基因CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1的cDNA全长序列,其中CYP4C69开放阅读框1 518 bp,编码506个氨基酸;CYP4C73开放阅读框1 521 bp,编码 507个氨基酸;CYP4DH1开放阅读框1 512 bp,编码 504个氨基酸。对飞蝗不同龄期定量PCR结果分析,发现CYP4C69在若虫末期表达量高于成虫期,CYP4C73和CYP4DH1在飞蝗整个发育阶段均有表达,在若虫初期和末期以及成虫期表达量较高;不同组织的定量PCR结果表明CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1均在胃盲囊高表达,CYP4C69和CYP4DH1在脂肪体中高表达。通过RNA干扰,发现CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1均可以被显著沉默。马拉硫磷、毒死蜱和溴氰菊酯对2龄若虫期飞蝗的毒力测定表明2龄若虫期飞蝗对3种杀虫剂的LC30剂量,分别为59.438、8.215、0.759 μg•mL-1。飞蝗对马拉硫磷、毒死蜱和溴氰菊酯杀虫剂敏感性试验结果表明,双链RNA沉默CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1后,飞蝗点滴马拉硫磷、毒死蜱和溴氰菊酯杀虫剂后的死亡率与注射dsGFP的对照组相比,没有显著提高。【结论】获得飞蝗CYP450基因CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1的cDNA全长序列,这些基因均可被双链RNA干扰而沉默,但CYP4C69、CYP4C73和CYP4DH1沉默后,飞蝗对马拉硫磷、毒死蜱和溴氰菊酯杀虫剂的敏感性与对照组相比没有显著提高。     

中华稻蝗不同体段镉与铅含量及抗氧化酶的比较

采用现场采样及室内测试方法,对中华稻蝗不同体段的镉与铅含量、MDA及H2O2自由基含量、GSH含量及其相关酶(GST、GPx、GR)活性、SOD及CAT活性进行了研究.结果表明,镉与铅含量均在胸部最高,其次为腹部和头部,后足含量最低.胸部镉含量分别是腹部、头部和后足的2.83、3.40和5.67倍,铅含量分别是腹部、头部和后足的1.29、1.39和1.41倍.GSH、MDA、H2O2含量及SOD、CAT活性均为后足最高,其次为头部和腹部,胸部最低.GST在4个体段的活性无显著差异.GR活性的顺序为头部>胸部>腹部>后足,GPx活性的顺序为头部>腹部>胸部>后足.进入土壤中的镉与铅经食物链转运后,在中华稻蝗体内富集,据此可将中华稻蝗作为农业环境中镉与铅污染的指示生物.     

金龟子绿僵菌破坏素A与5种杀虫剂混配对苹果黄蚜的联合毒力

为了更科学合理地选择防治苹果黄蚜的药剂, 采用浸渍法测定了虫生真菌毒素-破坏素A和杀虫剂1.8%阿维菌素EC、4.5%高效氯氰菊酯EC、10%吡虫啉WP、40%啶虫脒WG、10%烯啶虫胺AS等对苹果黄蚜的毒力, 结果显示, 上述药剂对苹果黄蚜的致死中浓度(LC50)分别为0.016、0.221、0.221、2.242、9.793和8.247 mg/L, 表明破坏素A对苹果黄蚜具有较高的毒力, 1.8%阿维菌素EC和4.5%高效氯氰菊酯EC次之。进一步筛选破坏素A与杀虫剂的最佳混配比例, 结果表明, 当破坏素A和1.8%阿维菌素EC以4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1的比例混配时均具有显著的增效作用, 混配比为9∶1时共毒系数为176.36, 毒力效果最佳。生物杀虫剂破坏素A与阿维菌素的混配施用在苹果黄蚜的防治中具有较好的应用前景。