昆虫视蛋白的研究进展

昆虫是地球上种类最为繁多的生物,具有发达和敏感的视觉系统。昆虫视蛋白是一种膜蛋白,是昆虫视觉系统的重要组成部分。根据是否直接参与视觉成像,可将昆虫视蛋白分为视觉视蛋白和非视觉视蛋白两大类。昆虫视蛋白在视觉成像和生物钟昼夜节律同步调节等方面发挥着重要作用。本文在系统分析国内外文献的基础上,主要对目前已报道的昆虫视蛋白的种类、表达特征、分子结构、生物学功能、吸收光谱的分子机制和分子进化等方面进行综述。     

昆虫紫外视觉研究进展

昆虫在长期进化过程中形成的颜色视觉能力,是其直接获取外界信息的最主要途径之一。其中,紫外视觉在昆虫颜色视觉系统中普遍存在,通过紫外光感受器可以感知并辨别周围环境中光源或物体反射的特定波长紫外光,提高颜色辨别能力。自19世纪80年代证实昆虫具有紫外敏感性以来,陆续发现蜜蜂、蝴蝶、果蝇和蛾类等许多昆虫具有良好的紫外视觉能力,利用颜色、对比度和偏振光等紫外光特性调控昆虫的定向导航、觅食、种内通讯和昼夜节律等行为活动,对于其生存、繁殖和生态适应具有重要意义。此外,紫外敏感视蛋白是昆虫紫外视觉形成过程中的一类重要分子,不仅可以独立介导趋光性等特定波长行为,还可纳入整个颜色视觉系统,与其他视蛋白协同调控昆虫的颜色视觉,从而将紫外光当作一种基本颜色进行辨别。该文系统综述了昆虫紫外视觉的发现、特性、功能和感知机制,鉴于当前国内在相关领域研究的薄弱和局限性,建议今后可在解析植物-害虫-天敌生态系统中的紫外光特性、探究紫外光-B紫外视觉的生态学意义、揭示紫外敏感视蛋白基因的分子进化机制以及阐明昆虫避免或修复紫外光所致视网膜损伤相关适应机制方面进行深入研究。     

昆虫金属硫蛋白的研究进展

金属硫蛋白(metallothioneins,MT)具有清除自由基、调节生物体内微量元素浓度、参与重金属的解毒等作用.介绍了MT生物学特性、表达调控生理功能,并对已发表的昆虫MT氨基酸序列进行生物信息学分析.通过分析发现昆虫MT结构保守,序列较短,同一物种不同MT之间同源性低,分类系统不够完善.讨论了昆虫MT研究的难点和不足,并展望了昆虫MT解毒的应用前景.     

夜蛾复眼视觉与灯诱反应

昆虫栖息环境复杂多变,从山川到峡谷、从平原到河流、从沙漠到洞穴,复杂的光环境与昆虫发达的视觉系统相适应。蛾类视觉对于搜寻食物和配偶、躲避天敌和不安全因素均具有重要意义。本文从夜蛾复眼宏观结构入手,综述视觉基因表达模式及其生物学意义,意在探讨夜蛾在田间灯诱环境下的趋光和交配繁殖行为,一方面从分子角度上揭示夜行性蛾类对光的高度适应机制,另一方面有利于完善灯光诱杀技术的理论体系,进一步加深基层农技人员对灯诱技术的认识和理解。     

格氏线虫表皮蛋白和分泌蛋白抑制昆虫免疫活性的比较

格氏线虫表皮蛋白和分泌蛋白都具有抑制昆虫免疫反应的能力,能够帮助侵染期线虫侵染寄主,但两者所含蛋白组分并不相同,从而导致蛋白活性也有所差异。本研究采用乙醇萃取和昆虫匀浆诱导,分别从侵染期的格氏线虫体表及分泌物中得到了表皮蛋白和分泌蛋白,并比较了这两者之间的异同。结果表明,无论是在昆虫体内还是体外,侵染期线虫表皮蛋白和分泌蛋白都具有抑制昆虫免疫反应的生物活性,并且分泌蛋白的活性更强。本研究为进一步研究线虫侵染与昆虫免疫间的相互关系和线虫抑制昆虫免疫反应的作用机理提供了科学佐证。     

昆虫视觉在寄主寻找及定位过程中的作用

昆虫与寄主植物相互作用的研究一直是生态学研究的重要问题,在过去的几十年中一直以化学生态学为主导,昆虫视觉在寄主寻找与定位过程中的功能研究很少。随着试验技术与观测手段的不断提高,尤其是昆虫视网膜电位测定技术的发展,为昆虫视觉功能研究提供了新手段和新技术。本文阐述了昆虫视觉的概念与内涵,分析了昆虫视觉的研究现状及目前对昆虫视觉功能的认识误区,总结了昆虫视觉在寄主植物寻找过程中的作用:包括昆虫视觉的光谱学响应,对寄主植物形态刺激、寄主分布及农业景观的反应,并介绍了视网膜电位技术在昆虫视觉功能研究中的应用。本文认为将来的昆虫与植物关系的研究应综合考虑视觉和嗅觉的作用,昆虫视觉功能的研究应与化学信息通讯研究同样受到重视。昆虫视觉在寄主寻找、定位过程中的作用和功能将会成为昆虫-植物关系研究中一个非常具有前景的领域。     

昆虫Kr-h1基因的生物信息学分析

Kr-h1基因是研究昆虫变态发育与害虫生物防治的重要靶标分子。本研究解析了昆虫Kr-h1基因结构、保守结构域、二级结构与三级结构,开展了多序列比对、表达模式分析与系统发育树重构。结果表明,Kr-h1基因外显子数量较为保守,多为2个,而内含子长度变异较大。Kr-h1蛋白一般含8个锌指结构,二维与三维结构显示锌指结构保障了蛋白的稳定性。基于全长序列的系统发育分析显示,昆虫Kr-h1为直系同源,亲缘关系与物种进化相吻合,基于锌指结构的系统发育则显示Kr-h1不同模块进化中的差异。菜粉蝶转录组数据显示,该基因表达模式与变态密切相关。本研究丰富了昆虫Kr-h1基因的知识,以期为菜粉蝶、西花蓟马等昆虫变态发育研究与生物防治提供新策略。     

昆虫病毒增强蛋白的研究新进展

本文综述近年来对颗粒体病毒增强蛋白基因克隆、生化特性、增效机理的研究,还述及核型多角体病毒基因组中增强蛋白的同源基因以及痘病毒增强蛋白的研究新进展。     

昆虫氨肽酶N的研究进展

氨肽酶N(aminopeptidase N,APN)是一种偏好水解蛋白或寡肽N端中性氨基酸的酶,广泛分布于动植物中。在昆虫中,APN主要分布于中肠刷状缘膜上,涉及食物蛋白的消化以及Bt毒素对靶标害虫的作用。从APN的结构特征和分类地位、APN的分离纯化及其酶活性位点与结合位点的相关性、APN同工酶的区分特征及系统发育关系、APN同工酶的基因功能、不同APN同工酶在昆虫体内的分布及表达量、APN基因功能最新研究方法和结果以及APN与昆虫抗药性的关系等方面概述了昆虫APN的最新研究进展。鉴于昆虫体内受体的多样性、复杂性及当前研究手段的局限性,对APN功能的全面了解还有赖于研究方法的改进和提高而逐步深入。     

昆虫病毒重组增效蛋白的广谱增效活性

室内生物测定表明 ,大肠杆菌表达的粉纹夜蛾颗粒体病毒重组增效蛋白P96可显著或极显著提高棉铃虫核型多角体病毒、苏云金杆菌和阿维菌素对棉铃虫幼虫的致死率 ,分别提高1 6 9.78%、73.90 %和 36 .0 4 % ;对苜蓿丫纹夜蛾核型多角体病毒感染甜菜夜蛾幼虫也有明显增效作用。Na2 CO3 溶解的P96对棉铃虫初孵幼虫有一定致死作用。     

小型昆虫蛋白图谱检测方法的比较研究

以烟粉虱[Bemisia tabaci(Gennadius)]和温室白粉虱[Trialeurodes vaporariorum(Westwood)]小型昆虫为研究对象,比较了这些小型昆虫可溶性蛋白SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳的检测方法。结果表明,改进的复合银染法在蛋白质检测中具有效果好、简单快捷的特点。     

解毒酶和转运蛋白介导的害虫抗药性分子机制研究进展

害虫抗药性是导致杀虫剂防效降低的一个重要因素,而抗性机制的阐明是害虫抗药性综合治理的基础。研究表明,代谢能力增强是害虫抗药性产生的重要原因,害虫对杀虫剂等外源物质的代谢需要细胞色素P450酶系(P450s)、羧酸酯酶(CarEs)、谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)、UDP-葡萄糖醛酸转移酶(UGTs)和ATP结合盒转运蛋白(简称ABC转运蛋白)等解毒酶和转运蛋白的参与。结合近年来对害虫抗药性分子机制的研究进展,本文综述了上述解毒酶和转运蛋白参与杀虫剂抗药性的分子机制,并对害虫抗药性治理的新方法进行了展望。     

基于外壳蛋白基因的湖南烟草黄瓜花叶病毒遗传多样性分析

为探明湖南烟草上发生的黄瓜花叶病毒Cucumber mosaic virus(CMV)的遗传多样性及分子进化特征,对来自湖南烟区的303份疑似感染病毒的烟草样品进行检测,分析CMV系统发育、遗传变异和群体结构等特征。结果表明：部分分离物的外壳蛋白(coat protein, CP)基因与NCBI上登录的CMV分离物的一致性为86.34%～98.42%;系统发育分析发现湖南烟草CMV分离物属ⅠB组,不同组间的分离物地理特征不明显,无重组现象,进化的主要驱动力是负选择;组间遗传变异比较明显,基因交流频率较低,受到遗传漂变影响,遗传多样性高,群体趋于扩张。研究结果为烟草抗CMV育种提供了理论依据,对病害防治具有重要意义。     

昆虫病原线虫共生菌胞内外蛋白的提取及杀虫活性比较

通过超声波破碎、硫酸铵盐析等方法从10株昆虫病原线虫共生菌的发酵液中分离出各菌株的胞内和胞外蛋白,测定各蛋白样品含量及其对棉铃虫初孵幼虫的生长抑制毒性,并用Native-PAGE和SDS-PAGE对各粗蛋白组分进行初步分析。结果表明有7个菌株的胞内和胞外蛋白对棉铃虫初孵幼虫生长均显示出不同程度的抑制生长活性。其中以嗜线虫致病杆菌3个菌株CB6、All和Bw活性最强,其胞内蛋白的活性分别达97.1%、97.9%、97.2%,胞外蛋白分别达95.8%9、6.3%、88.6%。不同菌株胞内胞外蛋白产量各不相同。电泳图谱表明,不同菌株间及同一菌株胞内胞外蛋白有差异,但近缘菌株相似。     

建兰花叶病毒外壳蛋白基因和3′UTR序列测定与分析

采用单链构象多态性分析从建兰花叶病毒(Cymbidium mosaic virus,CyMV)的8个分离物筛选得到5个存在遗传变异的分离物,并测定了外壳蛋白(coat protein,CP)基因和3'非编码区(3'UTR)序列,经序列分析表明5个分离物与其他分离物间的CP核苷酸和氨基酸序列相似性分别为87,1％～99.9％和91.1％～99.6％,属于亚组A成员.CP基因不同片段受到正选择压力的作用不一样,C端受到负选择压力的作用不易发生变异,而N端受到正选择压力的作用容易发生变异.通过RNAsharpes软件分析3 'UTR序列发现各分离物均形成带有Potexvirus属保守核苷酸序列“AC(C/T) TAA”的三叶草茎环结构,这种结构的功能可能与病毒RNA复制有关.     

西北地区水资源、能源和粮食系统协同关系评估——基于复杂系统协同进化视角

基于复杂系统协同进化理论,提出区域水-能源-粮食复杂系统协同评估框架,从系统和变量维度对西北地区水资源、能源和粮食系统的协同关系进行评估。结果表明：1)水资源、能源和粮食系统的有序度和水-能源-粮食系统的整体协同度均呈现上升趋势,系统的适应性逐渐增强。2)水资源-能源关系以“偏利水资源系统”的弱协同为主,水资源-粮食关系以“偏利粮食系统”弱协同为主,能源-粮食关系主要分为“互利”强协同和“抑制”不协同。3)系统变量的关联关系以正向“协同”为主,表征用水情况的序参量是影响系统协同进化的核心变量。     

棉铃虫APN基因家族系统进化与功能分析

氨肽酶N(APN)是锌金属蛋白酶M1家族的成员,鳞翅目昆虫中肠刷状缘膜囊泡(brush border membrane vesicles,BBMV)细胞膜上的APN不仅在蛋白消化吸收过程中起着重要的作用,而且是Bt的重要受体蛋白.本研究通过PCR技术克隆得到7条棉铃虫APN基因全长序列,HaAPN1～7(Genbank...     

碱基编辑技术及其在昆虫中的应用和展望

基因编辑是一种能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的一种基因工程技术.近年来,基因编辑技术不断突破与发展,以CRISPR编辑系统为基础的单碱基编辑和先导编辑引起了科研人员的关注,随着基因编辑技术的不断成熟,已成功应用到各种动、植物以及其他生物中,为基因治疗和基因功能研究等方面提供了重要的技术支持.本文主要回顾了CRIS...     

泡桐丛枝植原体Sec分泌蛋白转运系统3个亚基基因的克隆及蛋白特性分析

采用PCR方法扩增Sec分泌蛋白转运系统3个亚基基因,并进行了生物信息学分析。通过SWISS MODEL同源建模与3D PSSM折叠子识别法构建蛋白质的三维结构,并通过PROCHECK程序验证构建的三维结构的可靠性。首次从泡桐丛枝(PaWB)植原体基因组中分离出Sec分泌蛋白转运系统3个亚基基因,各基因全长依次为2 508、1 242 bp和411 bp,分别编码835、204个及136个氨基酸的蛋白。SecA、SecY和SecE均为脂溶性稳定蛋白,SecA无明显跨膜区,SecY和SecE分别含有10个和3个明显的疏水跨膜区。二级结构主要为螺旋,其次为折叠和无规则卷曲,没有转角。构建的三维结构符合立体化学原则。泡桐丛枝(PaWB)植原体中存在的Sec分泌蛋白转运系统作为最主要的运输途径,可能直接转运菌体蛋白如毒素等直接到寄主细胞质中或介体昆虫细胞中,引起寄主病症。研究植原体的Sec蛋白转运系统对于了解植原体的致病机理及预防这类病害的发生提供了理论依据。     

华北大黑鳃金龟气味结合蛋白HoblOBP2的生物信息学分析

探讨应用生物信息学技术预测华北大黑鳃金龟触角气味结合蛋白HoblOBP2三维结构及其与苯甲酸己酯的结合模式.利用生物信息学相关工具和网站预测HoblOBP2的基本性质,并对其三维结构进行同源建模后发现HoblOBP2的三维结构具有与昆虫普通气味结合蛋白结构的共同特点,即6个α螺旋,其中除了α2在外的5个α螺旋形成疏水结合口袋,3对二硫键起着稳定蛋白结构的作用.将苯甲酸己酯分子对接到HoblOBP2的活性区域,预测蛋白质与气味分子的结合模式,经分析可知蛋白质与气味分子主要通过范德华力和疏水作用相互影响,蛋白内部形成分子内氢键,根据蛋白与气味分子间的结合特性推测HoblOBP2与气味分子结合的三个关键结合位点分别为:LEU73,THR54和VAL137.