鳞翅目昆虫氨肽酶N与Bt毒素的结合及其与Bt抗性的关系

随着BtCry作物在我国的广泛应用和推广,靶标害虫对其抗性风险已成为BtCry作物生态安全研究的重要内容。氨肽酶N(Aminopeptidase N,APN)是位于昆虫中肠刷状缘膜囊泡(Brush Border Membrane Vesicles,BBMV)上BtCry毒素重要的受体蛋白之一,它与BtCry毒素的结合能力决定了BtCry毒素的杀虫活性及昆虫对Bt抗性的产生。本文从APN的结构特征与分类、APN与BtCry毒素的结合特异性、结合位点、结合过程中的分子互作机制及APN变异导致昆虫抗性产生几方面系统综述了鳞翅目昆虫中肠BtCry受体蛋白-氨肽酶N与BtCry毒素的结合及其与Bt抗性关系的研究进展。     

棉铃虫Bt毒素受体蛋白—氨肽酶N与抗性的关系

随着我国转基因棉花种植面积的日益增加,主要目标害虫—棉铃虫的抗性问题越来越被大家所关注。氨肽酶N(aminopeptidase N,APN)是一类昆虫中肠内Bt毒素的受体蛋白,其结构、结合位点的改变或基因突变可能是昆虫对Bt毒素产生抗性的重要原因。本文通过分析Bt毒素的作用方式,从生化、生理、分子生物学等方面探讨了棉铃虫Bt毒素受体蛋白APN与抗性的关系。     

小菜蛾中肠氨肽酶N2在昆虫细胞中的表达

利用昆虫细胞-杆状病毒表达系统(Bac-to-Bac baculovirus expression system)表达获得小菜蛾 Plutella xylostella(L.)中肠氨肽酶N2(aminopeptidase N,APN2)蛋白,成功建立了该蛋白在昆虫细胞中的表达体系。将对Cry1Ac毒素敏感和已产生抗性的小菜蛾中肠APN2基因插入表达载体pFAST Bac HTB中,并在草地夜蛾 Spodoptera frugiperda 细胞系(Sf9)中进行了重组表达。聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)及蛋白免疫印迹技术(Western-blotting)结果显示,在107 kDa处有1条特异性蛋白条带。研究表明,小菜蛾中肠APN2基因可在Sf9细胞中成功表达,这为继续研究其功能及抗性的关系奠定了基础。     

昆虫共生微生物在病虫害防治的研究进展

昆虫体内的共生微生物是一大类生物群体，包括细菌、真菌、病毒及一些小型原生生物，它们广泛分布于昆虫体内，具有参与昆虫体内合成氨基酸、维生素等小分子营养物质，分解纤维素等大分子化合物，以及降解杀虫剂和植物次生代谢物等作用。此外，也能间接调控宿主生物的免疫系统，从而阻断病原体的复制和传播。因此，在害虫防治和控制虫媒病毒传播等方面具有应用潜力。该文综述昆虫共生微生物在病虫害防治方面的最新研究进展，探讨其生物学功能、与宿主的作用机制、宿主对病原微生物的适应机制以及在病虫害防治中应用等方面的研究进展，并对未来发展趋势及在害虫防治方面的应用前景进行展望。     

昆虫内共生菌-昆虫-植物互作关系研究进展

在长期的协同进化过程中,昆虫与其体内的共生菌建立了密切的互利共生关系。昆虫内共生菌不仅能调控宿主昆虫的营养代谢和生殖代谢,还能协助昆虫抵御生物、非生物胁迫,提高昆虫对化学农药的抗性及对寄主植物的适应性等。因此,内共生菌是宿主昆虫生长发育及适应性的重要调控因子。目前,随着组学技术的不断发展,内共生菌在宿主昆虫和寄主植物中的原位功能不断被挖掘,通过对内共生菌-昆虫-植物互作模型的研究,将进一步揭示昆虫内共生菌与昆虫、植物的互作机理,加深对昆虫适应性机制的理解并推进新型害虫防控和靶标技术的研发。本文就昆虫内共生菌的起源、特点、分布和传递,昆虫内共生菌在昆虫-植物-环境互作中的作用,以及昆虫内共生菌研究的方法和新技术等方面进行了综述,并对未来昆虫内共生菌介导的防御效应及昆虫适应性机理等热点问题进行了展望。     

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...     

昆虫神经肽tachykinin研究进展

神经肽是昆虫体内仅次于保幼激素和蜕皮激素的重要肽类激素。而速激肽与其他神经肽一样,属于典型的脑-肠肽,具有神经调节、神经递质或激素功能,其首先在粗糙型内质网中合成前体多肽,前体蛋白(多肽)在其N端具疏水结构的信号肽的引导下进入内质网后切除信号肽,然后经过一系列修饰后以颗粒状小分子多肽释放出来。在昆虫生长发育及生理行为方面发挥着同样重要的作用。本文从昆虫速激肽的发现、命名、分子特性、分离鉴定方法以及最新相关研究进展等做了全面的总结,为深入研究其复杂的生物学功能及在微生物-昆虫-植物三级营养中的作用,进一步探索害虫综合治理提供重要依据。     

植物病毒在媒介昆虫体内的垂直传播研究进展

对于多数植物病毒而言,其在田间的自然扩散主要依赖昆虫等介体生物,而媒介昆虫的垂直传播是植物病毒长期存在并发生的重要原因。对媒介昆虫垂直传播病毒机制的研究不仅可以为未来开发高效低毒农药奠定基础,更可为植物病毒与昆虫的互作和病毒病的预测预报提供新的视野及角度。媒介昆虫在植物病毒传播过程中的具体作用在近几年被广泛研究。该文综述了近年来植物病毒在昆虫体内垂直传播的研究进展,包括昆虫传播植物病毒的方式、植物病毒在昆虫体内的垂直传播方式以及虫媒病毒垂直传播的可能机制等。在整个垂直传播的过程中,植物病毒的衣壳蛋白、磷蛋白和媒介昆虫唐氏综合症细胞黏附分子、硫酸乙酰肝素糖蛋白、热激蛋白以及卵黄原蛋白,甚至共生菌都有参与。最后,基于媒介昆虫和植物病毒的关系对未来植物病毒病的绿色防控和生物防控进行了展望。     

鱼类肝脏酯酶的同工酶构成及其对磷酸三苯酯和马拉氧磷的敏感性

用聚丙烯酰胺凝胶电泳法分离了麦穗鱼 (Pseudorasbora p arva)、金鱼 (Carassius auratus)、尼罗罗非鱼 (Tilapja nilotica)、食蚊鱼 (Gambusia affinis)、虹鳟 (Salmo gairdneri)等五种鱼的肝脏酯酶的同工酶 ,以乙酸α-萘酯为底物测定了它们的活性。在麦穗鱼、金鱼、尼罗罗非鱼体内发现两条酶带 ,在食蚊鱼和虹鳟体内发现一条酶带。离体抑制率实验表明 ,五种鱼肝脏内均含有对磷酸三苯酶敏感的酶带 ,而对马拉氧磷敏感的酶带只存在于麦穗鱼、金鱼、尼罗罗非鱼体内。酯酶同工酶分布型的意义及与马拉硫磷选择毒性的关系在本文中进行了讨论。     

昆虫体内不同微生物间互作关系的研究进展

昆虫在某些发育阶段可感染不同种类的共生微生物,这些共生物在宿主生长、繁殖、适应环境及进化的过程中起重要作用。大量研究发现,昆虫体内的不同共生微生物并不是孤立存在和发生作用的,而是相互间不同程度地存在某些联系。本文以共生细菌为重点,综述了最近10多年来有关不同种共生细菌之间的关系,及共生细菌与其他昆虫相关微生物(病原细菌、真菌和病毒及昆虫共生真菌)之间相互关系的研究进展。其中,重点回顾了不同细菌在昆虫体内的共存和对宿主功能上的协作,昆虫中已经发生或可能正在发生的细菌取代,以及共生细菌对宿主的病原物敏感性的影响等方面的研究。最后对各种生物学技术大量应用于共生细菌研究的背景下此领域的研究前景进行了讨论。     

苏云金芽胞杆菌——开放的基因组与多种功能

苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)作为微生物杀虫剂,被广泛应用于农业、林业和卫生害虫的防治;而利用Bt杀虫基因研制的转基因植物,也在全球植物害虫防治中发挥了重要作用。近年来,随着科学技术的发展与社会需求的拓展,Bt新的功能被不断发掘出来。这些新的功能包括抗线虫、抗病杀菌、促进植物生长、环境修复等。本文从Bt的泛基因组结构及其遗传学特性分析入手,在详细介绍了近来Bt杀虫基因发掘进展的同时,分析了泛基因组与Bt新的功能之间可能存在的关系,旨在为我国Bt资源的研究与应用提供参考。     

Bt抗性和敏感棉铃虫钙黏蛋白及氨肽酶N1表达量的比较

棉铃虫体内的钙黏蛋白（CAD）和氨肽酶N1（APN1）是Bt的主要作用靶标,两种受体蛋白的变化也是棉铃虫对Bt产生抗性的主要原因。本文利用实时荧光定量PCR技术比较了Bt抗性和敏感棉铃虫CAD和APN1的表达量变化,分析受体蛋白表达量变化与抗性的关系。结果表明,与敏感品系相比,抗性品系棉铃虫CAD和APN1的表达量明显降低,1、2龄幼虫的差异达到极显著。在敏感品系中,CAD和APN1的表达量随龄期的增加呈现“V”字形变化,1、2龄幼虫的表达量最高,3、4龄时显著降低,到5龄时表达量又有所增加。抗性品系中CAD和APN1的表达量提前降低,与表达量最高的1龄幼虫相比,2、3龄时表达量显著降低,到4、5龄时又略有回升。说明棉铃虫中肠钙黏蛋白、APN1表达量的下降与抗性相关,且不同龄期棉铃虫幼虫表达量不同。     

中黑盲蝽对四季豆豆荚和棉铃虫卵的取食选择性

盲蝽类害虫具有杂食性特点,但已有的取食行为研究主要集中于植食性,缺乏对其食性的全面认识。本文观察了中黑盲蝽在有选择和无选择条件下对四季豆豆荚和棉铃虫卵的取食与选择行为,并利用刺探电位技术分析了其对四季豆豆荚和棉铃虫卵的刺吸行为。研究显示:3种处理上中黑盲蝽总取食时间比例分别为:混合食物(四季豆豆荚和棉铃虫卵)38%、四季豆豆荚33%、棉铃虫卵27%,混合食物上取食四季豆豆荚的时间比例(22%)高于棉铃虫卵(16%)。6h测试时间内,中黑盲蝽刺吸四季豆豆荚时间为6 595s,高于棉铃虫卵(3 641s);单次刺吸时间以在四季豆豆荚上较高(334s)。以上结果表明中黑盲蝽喜欢取食混合食物,且倾向取食刺吸植物。研究结果对进一步解析中黑盲蝽的杂食性,探明其在生态系统中的地位及开发人工饲料有重要科学意义。     

美国白蛾hcapn3基因的克隆及HcAPN3蛋白与Cry1Ac结合特性分析

通过比对分析已知昆虫氨肽酶N(aminopeptidase N,APN)氨基酸序列并结合本实验室的美国白蛾(Hyphantria cunea)中肠iTRAQ结果,设计了hcapn3基因特异引物,获得hcapn3基因片段。通过RACE-PCR技术获得美国白蛾中肠氨肽酶N基因(hcapn3)全长序列(GenBank登录号为KJ013598)。Blastp分析表明,获得的氨肽酶属于氨肽酶N3家族,命名为HcAPN3。序列分析显示HcAPN3包括952个氨基酸残基,具有典型的谷氨酸锌化氨肽酶(Gluzincin)结构域和羧基端(ERAP1_C)结构域。利用Bac to Bac表达系统在昆虫细胞中表达108kDa的HcAPN3蛋白。在原核表达系统中表达58kDa的Gluzincin结构域和49kDa ERAP1_C的结构域蛋白。Ligand Blot分析结果显示,HcAPN3蛋白及Gluzincin结构域可与Cry1Ac蛋白特异性结合,但ERAP1_C结构域未能与Cry1Ac结合。本研究首次克隆了美国白蛾氨肽酶基因并分析了HcAPN3与Cry1Ac的结合特性,为下一步功能研究提供基础。     

Biochemical and physiological changes on Bacillus thuringiensis cotton after imidacloprid foliar spray

Bacillus thuringiensis cotton is a variety of cotton genetically modified to contain a gene derived from B. thuringiensis bacteria; which results in expression of toxin protein that confers resistance to bollworm complex (the most destructive pest of cotton). Introduction of Bt cotton lowered the need of insecticides, but still a number of insecticides are used for other insects like jassids, whitefly, aphids and tobacco caterpillar to which Bt gene does not provide effective control. Imidacloprid (tradename Imidacel 17.8 SL) is an insecticide designed for control of these major sucking/piercing insects that affect cotton. So in the present work we studied the post effect of imidacloprid insecticide on plant health of three Bt cotton hybrids (RCH-134, JKCH-1947, NCEH-6R) as there are reports of this insecticide causing growth and yield enhancements in absence of insect pests. Imidacloprid was first sprayed at recommended concentration (40 ml/acre) on 3 months old plants sown in randomly designed plots with three replications of each hybrid. The spray was repeated three times at 10 days interval. The level of B. thuringiensis gene expression, peroxidase activity and total phenols was measured on third day after every spray in leaves along with growth and yield of plants. The insecticide has shown to increase the level of B. thuringiensis protein, peroxidase enzyme activity, total phenols, height, number of bolls retained on plants and yield. These observations suggested that the imidacloprid treated plants showed better growth and development, thereby imidacloprid has growth enhancing effect on Bt cotton plants in addition to its insecticidal properties.     

钙粘蛋白片段与苏云金杆菌晶体毒素协同作用研究进展

从钙粘蛋白介导苏云金杆菌晶体(Bt Cry)毒素对害虫的毒杀过程、钙粘蛋白重复区和近膜区与Bt Cry毒素的分子间作用涉及的结合位点及可能的互作机制等方面,综述了钙粘蛋白片段与Bt Cry毒素协同作用的最新研究进展。昆虫钙粘蛋白某些片段在非折叠状态时,可与Bt Cry毒素形成寡聚体,从而增加Bt Cry毒素对靶标害虫的毒杀活性。相关研究成果有助于提高Bt Cry毒素毒杀害虫的能力,克服害虫抗药性,具有一定的应用前景。     

昆虫组蛋白修饰的研究进展

组蛋白修饰作为表观遗传修饰的一种主要形式,对基因表达和表型调控具有重要作用。组蛋白修饰的N端尾区可通过乙酰化、甲基化、磷酸化等修饰来改变染色质的状态以及调控基因的表达。与脊椎动物相比,昆虫种类繁多,且有变态发育、表型复杂等特征,可以成为探索动物社会行为、发育调控和毒理作用等表观遗传基础的模型。本文总结了昆虫组蛋白修饰的主要类型(乙酰化和甲基化修饰)及修饰酶的研究进展,对染色质免疫共沉淀测序技术(chromatin immunoprecipitation followed by sequencing,ChIP-seq)、染色质转座酶可及性测序技术(assay for transposase-accessible chromatin with high-throughput sequencing,ATAC-seq)、转录组测序技术(RNA-seq)、组蛋白修饰酶功能验证以及Western blot、免疫细胞化学(immunocytochemistry,ICC)、免疫组织化学(immunohistochemistry,IHC)、酶联免疫吸附测定(enzyme linked immunosor...