细胞色素氧化酶P450介导的昆虫抗药性研究进展

细胞色素氧化酶P450介导的昆虫抗药性研究有利于延缓或防止昆虫对杀虫剂产生抗性,延长杀虫剂的使用寿命。基于此,简要介绍昆虫细胞色素氧化酶P450的研究情况,以及昆虫抗药性与细胞色素氧化酶P450的关系,并对细胞色素P450介导抗性的分子基础进行介绍。     

昆虫细胞色素P450的研究进展及其介导的抗药性

昆虫细胞色素P450在昆虫抗药性、解毒代谢等方面具有重大研究价值.概述了昆虫细胞色素P450在昆虫抗药性中所起的作用及其目前的一些研究进展,分析了其基因的结构和特点,从结构决定功能这个角度阐述了该酶的功能、表达及其诱导机制,从分子学角度分析了昆虫细胞色素P450介导昆虫抗药性的分子机制.     

家蚕蜕皮激素合成相关的细胞色素P450基因的鉴定分析

【目的】昆虫变态发育的启动主要受前胸腺合成分泌的蜕皮激素所调控,而蜕皮激素的合成是由细胞色素P450基因催化完成。家蚕（Bombyx mori）是一种产丝昆虫,蚕业生产中如果能阻断或延迟家蚕蛹变态发育进程,将有利于改进蚕茧处理工艺,提高蚕丝品质。论文旨在鉴定参与家蚕蜕皮激素合成的细胞色素P450基因,从而为人为遗传调节家蚕变态发育提供靶基因。【方法】基于序列同源性比对,筛选家蚕及其他昆虫中参与蜕皮激素合成的P450基因。利用ClustalW软件,分析昆虫蜕皮激素合成相关P450基因的遗传发生关系。通过全基因组表达芯片数据分析及RT-PCR验证,调查家蚕蜕皮激素合成相关P450基因的时空表达特征。利用RNAi技术分析Cyp314a1表达下调对家蚕变态发育的影响。【结果】家蚕基因组中有4个参与家蚕蜕皮激素合成的P450基因,即Cyp306a1、Cyp302a1、Cyp315a1和Cyp314a1。比较分析显示,这4个蜕皮激素合成相关的P450基因在家蚕及其他昆虫中都是单拷贝,而且每个基因的同源体在遗传发生树上能很好地聚成一类,表明昆虫蜕皮激素合成相关的P450基因及其负责的蜕皮激素合成通路非常保守。时空表达谱分析显示,在家蚕幼虫5龄第3天,Cyp302a1、Cyp315a1和Cyp314a1主要在家蚕幼虫卵巢、精巢和头部等组织器官中高表达;在幼虫-蛹-成虫变态发育进程中,Cyp302a1、Cyp315a1和Cyp314a1主要在蛹变态发育后期表达,其中Cyp314a1分别在上簇、化蛹及羽化前高表达,这与蜕皮激素滴度高峰出现的时期基本一致。Cyp314a1的RNAi导致家蚕不能正常化蛹及雌蛾卵巢发育异常,且降低了蜕皮激素信号通路关键基因HR3及Ftz-f1的表达。【结论】家蚕蜕皮激素合成相关的P450基因在进化上非常保守,其表达水平降低能引起家蚕蛹变态发育受阻,暗示蜕皮激素合成相关P450基因可以用作家蚕变态发育控制的靶标基因之一。     

细胞色素P450酶系与苦皮藤素Ⅴ对昆虫选择毒性的关系研究

研究了细胞色素P450含量及NADPH-细胞色素P450还原酶活性与苦皮藤素Ⅴ对粘虫(Mythimna separata)和小地老虎(Agrotis ypsilon)选择毒性的关系.结果表明,对照组小地老虎中肠细胞色素P450含量及NADPH-细胞色素P450还原酶活性均显著高于粘虫.苦皮藤素Ⅴ处理后,小地老虎和粘虫中肠细胞色素P450含量均显著高于对照,粘虫中毒抽搐期及失水期中肠细胞色素P450含量分别比对照升高1.46和2.26倍,NADPH-细胞色素P450还原酶活性分别比对照升高1.26和2.56倍;处理组小地老虎中肠细胞色素P450含量比对照升高0.39倍,NADPH-细胞色素P450还原酶活性略高于对照.由此认为,中肠细胞色素P450含量及NADPH-细胞色素P450还原酶活性与苦皮藤素Ⅴ对粘虫和小地老虎产生选择毒杀活性有着重要的关系.并且苦皮藤素Ⅴ对细胞色素P450酶系具有一定的诱导作用,但对不同昆虫以及同一种昆虫中P450酶系的不同组分诱导作用不同.     

细胞色素P450酶系介导的除草剂抗性研究进展

细胞色素P450酶系在生物界中广泛分布,并且是大多数除草剂代谢第一阶段的重要酶系,对除草剂抗性的形成发挥着重要作用。结合国内外细胞色素P450酶系在除草剂代谢中的研究进展,对细胞色素P450酶系参与的杂草抗性形成及其在抗除草剂转基因作物培育中的应用等方面的研究进行了综述,旨为该领域的相关研究提供参考。     

烟实夜蛾细胞色素P 450 cDNA片段的克隆与序列分析

昆虫细胞色素P 450与昆虫抗药性关系密切,本研究以烟实夜蛾5龄幼虫中肠的总RNA为模板,设计并合成简并引物,利用反转录-多聚酶链式反应(RT-PCR)扩增出了烟实夜蛾细胞色素P 450基因的cDNA片段,将其克隆到pMD 18-T载体进行序列测定,测序得到的491 bp的片断编码163个氨基酸残基,且该片断在阅读框内.与已公布的谷实夜蛾、棉铃虫和烟芽夜蛾细胞色素P 450氨基酸序列进行比较,其一致性分别为98.7%,98.7%和92.1%.     

烟实夜蛾细胞色素P 450 cDNA片段的克隆序列分析

昆虫细胞色素P 450与昆虫抗药性关系密切,本研究以烟实夜蛾5龄幼虫中肠的总RNA为模板,设计并合成简并引物,利用反转录-多聚酶链式反应(RT-PCR)扩增出了烟实夜蛾细胞色素P 450基因的cDNA片段,将其克隆到pMD 18-T载体进行序列测定,测序得到的491 bp的片断编码163个氨基酸残基,且该片断在阅读框内.与已公布的谷实夜蛾、棉铃虫和烟芽夜蛾细胞色素P 450氨基酸序列进行比较,其一致性分别为98.7%,98.7%和92.1%.     

寄生蜂细胞色素P450s研究进展

细胞色素P450s广泛存在于植物、动物和微生物中，对昆虫内源性物质的合成、代谢和对外源物质的解毒均发挥着重要作用，也与昆虫抗药性的产生密切相关。近年来，化学杀虫剂的过度使用严重威胁着天敌昆虫寄生蜂的生存，降低其作为生物防治剂的防治效果。昆虫耐药性的产生很大程度上依赖于细胞色素P450s对外源有毒物质的代谢作用，因此，对寄生蜂P450s基因进行鉴定和进化分析，了解其介导的抗药性机制，对指导新型农药的开发、通过基因编辑的方法改造寄生蜂P450s基因以增强其对化学药剂的耐受性等，均具有重要研究意义和应用价值。     

大豆蚜CYP4G51基因克隆及吡虫啉胁迫对其诱导效应

细胞色素P450是昆虫体内重要的解毒代谢酶,与昆虫对杀虫剂抗性有关。试验通过转录组测序获得1条新的大豆蚜细胞色素P450的cDNA序列,经国际P450命名委员会命名为CYP4G51,该基因GenBank登陆号为MG829857。cDNA序列全长2 347 bp,含1个长度为1 701 bp开放阅读框,编码566个氨基酸,等电点约为6.46,分子质量约为64.5 ku。氨基酸序列中包含昆虫P450基因共有保守结构域。LC10、LC30和LC50不同浓度吡虫啉诱导3 h后,基因相对表达量均显著上调,与浓度呈正相关;LC50浓度下诱导12 h时相对表达量最高,为未诱导的5.467倍,表明该基因参与大豆蚜对吡虫啉的解毒代谢过程。     

小地老虎P450CYP6AB基因的克隆与序列分析

细胞色素P450(Cytochrome P450或CYP450,P450)是一类广泛存在于细菌、真菌、植物和动物体内的亚铁血红素硫醇盐蛋白,该家族数量众多、功能复杂。在昆虫中,P450分布在昆虫的各个组织器官中,参与昆虫生长、发育、繁殖等重要生理活动,同时参与昆虫对植物毒素的适应性以及对常用化学杀虫剂的代谢。研究以小地老虎(Agrotis ipsilon Hufngel)5龄幼虫虫体为材料提取总RNA,利用RT-PCR和RACE技术,扩增得到小地老虎CYP6AB基因cDNA序列。该序列含有2 260个碱基,包括一个1 536个碱基的开放读码框,编码512个氨基酸,分子质量约为59.13 ku,多肽等电点为7.92。使用生物学软件分析发现,小地老虎CYP6AB蛋白序列中含有P450酶的特征结构FxxGxxxCxG(446-455)血红蛋白结合域。推导得到的氨基酸序列与其他昆虫,尤其是鳞翅目昆虫CYP6AB高度同源。获得的小地老虎CYP6AB基因cDNA序列已登录GenBank并获得登录号,登录号为JQ901386。     

田间灰飞虱抗药性相关细胞色素P450基因和酯酶基因的筛选

利用毒死蜱、吡虫啉和溴氰菊酯等3类不同药剂,通过毒力生测首先确定了田间灰飞虱对杀虫剂的低水平多重抗性特性;其次通过解毒酶活力测定,发现抗性品系的细胞色素P450氧化酶和酯酶明显升高;进而根据灰飞虱转录组数据进行引物设计,通过PCR克隆对转录组中的细胞色素P450及酯酶基因进行验证,在得到53条细胞色素P450基因序列及72条酯酶基因序列的基础上,利用半定量PCR比较这些基因在灰飞虱田间抗性品系和敏感品系间的表达差异。结果发现:细胞色素P450的CYP6家族中有10条,CYP4家族中有6条,这16条基因序列在抗性品系中的表达量明显高于敏感品系;酯酶中也有12条基因系列在抗性品系中的表达量明显高于敏感品系,它们中3条来自羧酸酯酶家族,8条来自磷酸酯酶家族,1条来自其他酯酶家族。提示:解毒酶基因的过量表达是灰飞虱田间低水平多重抗性的主要机制,也是抗药性发展初期的关键因素,利用分子生物学技术进行田间监测,有利于了解田间灰飞虱的抗药性发展。     

植物三萜皂苷代谢中细胞色素P450的生物信息学分析

【目的】细胞色素P450(CYP450)是植物三萜皂苷代谢通路中的关键酶,本文从生物信息学角度对其蛋白特性及亲缘关系进行分析。【方法】从已发表的文献及NCBI中搜集植物细胞色素P450序列,分别使用ProtParam、ORFfinder、SignalP4.1、SOPMA、CDD和MEGA6.0工具对其理化性质、开放阅读框、信号肽、二级结构、保守结构域和亲缘关系进行分析。【结果】获得21种植物的23条细胞色素P450序列;这23条序列在基因序列长度、氨基酸数目,pI及氨基酸组成,均表现出较强的一致性;只有美洲商陆、甜菜和甜椒这3条序列有信号肽;二级结构具有明显的一致性,并且α-螺旋和无规则卷曲是主要的结构元件;大多数植物细胞色素P450的保守结构域同属于P450超家族;进化树表明细胞色素P450差异较小。【结论】这21种植物的细胞色素P450蛋白特性差别不大,进化距离也比较近,显示细胞色素P450具有较高的保守性和稳定性。本文将为细胞色素P450酶学特征分析及植物中三萜皂苷代谢研究提供帮助。     

昆虫细胞色素P-450基因的研究进展

综述20世纪80年代以来国内外有关昆虫细胞色素P—450基因的多样性、遗传多态性、表达与调控、与昆虫抗药性的关系等方面的最新研究成果。     

灰飞虱共生真菌P450过量表达介导的吡虫啉抗药性

昆虫共生菌广泛参与寄主昆虫抗药性的形成,但对其抗性产生的分子机制的研究相对较少.本研究首先在室内敏感品系基础上建立了灰飞虱抗、感吡虫啉品系,利用现有灰飞虱转录组数据库,序列验证并定量分析了15条灰飞虱共生真菌P450基因,与敏感品系相比,发现其中10条P450基因在吡虫啉抗性品系中显著过量表达(LsSFP450-2、LsSFP450-8、LsSFP450-14、LsSFP450-12、LsSFP450-4、LsSFP450-5、LsSFP450-10、LsSFP450-7、LsSFP450-15、LsSFP450-9),由此推断灰飞虱共生真菌P450解毒代谢途径同样是介导吡虫啉抗药性的潜在因子,此结果为宿主共生菌介导杀虫剂抗性研究及田间害虫有效化学防控提供了新理论视角.     

南昌地区斜纹夜蛾种群的抗性水平及与两种解毒酶的关系

采用生测与生物化学的方法测定了南昌地区斜纹夜蛾种群对多类杀虫剂的抗性水平及其体内两种解毒酶(细胞色素P450单加氧酶与酯酶)的活性。结果表明,江西南昌地区的斜纹夜蛾田间种群对拟除虫菊酯类杀虫剂产生了高水平的抗性,对有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂产生了中等水平的抗性,而对氟虫腈、阿维菌素和氟铃脲等药剂尚未产生明显抗性。与敏感品系相比,南昌地区斜纹夜蛾种群的细胞色素P450单加氧酶和酯酶活性都有明显的提高。     

家蚕的变态发育过程及其激素调控

家蚕是鳞翅目昆虫的模式生物,是一种完全变态昆虫,一个生活世代要经历卵、幼虫、蛹、成虫4个显著不同的发育阶段。在变态过程中家蚕的外部形态、内部结构、生活方式及生理机能等诸多方面都要发生改变。该文综述了家蚕的变态发育过程及在变态发育中的激素调控,以期为阐述家蚕变态发育过程和调控方式以及对鳞翅目害虫的防治提供参考。     

家蚕性染色体和性别决定

家蚕是重要的经济昆虫和鳞翅目昆虫的典型代表,由于生产上专养雄蚕和农业害虫防治有极好的发展前景,对其性别决定机制的研究极为迫切.对家蚕的性染色体及其结构特征和性别调控相关基因的研究现状进行了综述.     

两种增效剂对马尾松毛虫多功能氧化酶的抑制作用研究

比较江西贵溪和金溪马尾松毛虫种群对氯氰菊酯的耐药性与MFO细胞色素P450活性,并测定PB和SV1两种增效剂对马尾松毛虫MFO细胞色素P450活性的抑制作用,结果表明耐药性强的贵溪马尾松毛虫种群体内MFO细胞色素P450含量较耐药性弱的金溪种群高。PB和SV1对马尾松毛虫体内MFO细胞色素P450的抑制作用随浓度的增加有所加强,且PB对马尾松毛虫体内不同组织MFO细胞色素P450的抑制作用较SV1强。表明PB和SV1对拟除虫菊酯杀虫剂的增效作用机制之一是直接抑制了马尾松毛虫MFO细胞色素P450的活性,降低了其对拟除虫菊酯杀虫剂的解毒作用。     

家蚕细胞色素C基因的克隆及其蛋白在家蚕凋亡细胞中的释放

 【目的】细胞色素C是线粒体凋亡路径上的关键因子,通过家蚕细胞色素C基因的克隆和其蛋白在家蚕凋亡细胞中的释放研究,为家蚕细胞凋亡的研究奠定基础。【方法】利用生物信息学和分子生物学方法克隆家蚕细胞色素C基因,通过紫外线照射诱导家蚕细胞凋亡,应用流式细胞仪和Western-blotting检测家蚕凋亡细胞的线粒体膜电位变化和细胞色素C的释放。【结果】在家蚕中克隆了一个含有细胞色素C保守结构域的同源基因,该基因cDNA长570 bp,有3个外显子,开放阅读框（open reading frame,ORF）长324 bp,编码108个氨基酸,存在参与细胞凋亡时与下游凋亡蛋白酶激活因子（Apaf－1）相互作用的保守关键位点;紫外线诱导家蚕胚胎细胞BmE-SWU1凋亡后12 h,细胞线粒体跨膜电位明显下降,同时检测到了细胞色素C由线粒体向细胞质释放。【结论】在家蚕细胞凋亡中可能存在细胞色素C由线粒体释放的路径。     

浅谈家蚕室内饲养

家蚕是一种经济价值较高的吐丝昆虫同时也是一种具有先天性免疫的鳞翅目昆虫,因此具有较高的研究价值。但恶劣的自然环境会严重影响家蚕的生长和繁殖,难以获得足够数量的虫源,限制了对家蚕的深入研究。本文就家蚕室内养殖过程中经常遇到的环境污染、采桑标准、温度和湿度的控制等突出问题进行初步探讨,为寻找家蚕室内饲养的适宜方法提供参考。