昆虫神经肽抑咽侧体素及其类似物的研究进展

抑咽侧体素 (ASTs) 是一类由昆虫脑神经细胞分泌,通过作用于咽侧体进而抑制保幼激素 (JH) 合成与释放的昆虫神经肽。因其具有调控昆虫生长、发育和生殖等生理过程的功能,被认为是一类潜在的害虫控制剂。本文在简介了昆虫神经肽在害虫防治中的应用基础上,综述了昆虫神经肽抑咽侧体素的发现、类别和功能,并结合本研究组的工作,重点介绍抑咽侧体素及其类似物的结构修饰和优化、活性构象及构效关系研究,同时也介绍了抑咽侧体素及其类似物的受体和作用机制研究进展。最后,展望了该领域的未来发展趋势,期望为新的生态友好型农药的研发提供一定的参考作用。     

昆虫激脂激素的功能及作用机制研究进展

激脂激素（adipokinetic hormone,AKH）是昆虫体内调节能量稳态的重要内分泌神经多肽,能够促进脂肪体中营养储存物质的分解,在维持昆虫高耗能生命活动中具有关键作用。AKH的研究在早期多围绕昆虫飞行及爬行等运动活动中促进甘油三酯、糖元等物质分解的功能和信号传导机制。近年来的研究发现,AKH/膜受体AKHR通路也参与促进卵黄发生和后代哺育过程中营养物质的调动。另外,AKH在抗氧化、忍耐饥饿和免疫等逆境响应中的稳态维持也具有重要作用。越来越多的研究证明,作为重要的能量物质动用激素,AKH是一种参与多种生理活动的多效性调控因子。本文就AKH/AKHR信号通路在昆虫运动、生殖及抗胁迫等生理活动中功能和作用机制的研究进展进行总结和论述,以期为进一步阐明AKH在昆虫能量稳态调控中的分子机制提供帮助,并为解析害虫远距离迁飞、大量繁殖以及抗环境胁迫的分子基础和遗传调控机理提供参考。     

昆虫神经肽类激素的研究及应用前景

由昆虫脑神经内分泌细胞分泌的神经肽类激素 ,咽侧体活化激素 (allatotropin ,AT)和咽侧体抑制激素 (al latostatin ,AS) ,分别刺激或抑制咽侧体的保幼激素的生物合成 ,从而控制昆虫的生长、发育和变态。利用昆虫神经内分泌的失调 ,使其体内激素水平失调 ,来达到控制害虫的目的。     

纤细齿梗孢丝氨酸蛋白酶cDNA克隆及其序列分析和表达

纤细齿梗孢Olpitrichum tenellum是一种寄生在轮枝镰孢菌Fusarium verticillioides上的活体营养菌寄生真菌。丝氨酸蛋白酶在菌寄生过程可能起到重要作用。根据丝状真菌丝氨酸蛋白酶的同源保守序列设计简并引物,通过RT-PCR及RACE的方法,克隆得到1845bp的全长cDNA片段。其可读框为1554bp（GenBank登录号为EU368754）,编码517个氨基酸的蛋白质。比对分析发现该蛋白是一种分泌型的丝氨酸蛋白酶,属于丝氨酸蛋白酶S8家族的枯草杆菌蛋白酶subtilisin,具有典型的信号肽-前肽-成熟肽的结构。将该基因可读框除去信号肽插入酵母表达载体pPIC9K,转化毕赤酵母Pichia pastoris GS115,在甲醇诱导下成功分泌出具有生物活性的重组蛋白酶,诱导120h后酶活性可达153U/ml。重组蛋白酶经DEAE-Sepharose层析进行纯化,SDS-PAGE分析其分子量为39kD。其反应的最适温度为60℃,最适pH为8。     

昆虫生态激素及其利用

依昆虫激素的进展情况,基本可将其分为两大类:一类是内激素,主要是由昆虫内分泌器官分泌的、能在体液内流动的活性物质,它能调节和控制昆虫的生长、发育、变态、滞育、交配、生殖以及一般生理代谢作用。另一类是外激素,它是由昆虫体某一器官或组织所分泌的、能在体外流动的活性物质,它能借空气或其他媒介散布到体外影响同种(有时也影响异种)其它个体的特殊行为。 近几年来生态学有了重大发展,人们在化学生态领域中对生物间相互关系的形成进行了广泛的研究,发现某些化学物质起着重要的作用。昆虫与昆虫、昆虫与植物之间的联系很大程度上也是依赖化学物质传递信息,如昆虫求偶、寻找食物、定向栖息搜索寄主,受到侵扰时向同类告警等行为都存在     

昆虫神经内分泌研究的生物技术应用展望

昆虫的激素主要有三种,蜕皮激素、保幼激素与神经激素。另外,前列腺素、生物胺、雌性激素有时也作为昆虫激素。迄今,昆虫内分泌研究主要集中在蜕皮激素类与保幼激素类,原因是这些激素的分子相对简单,能制约蜕皮与变态这两个关键过程。打破这两个生理过程就能有效地防治害虫。不少保幼激素类似物能干扰变态与生殖,已商品化地应用于蝇、蚊、跳虱、(虫非)蠊等害虫的防治。神经激素一般是肽,因此结构变化比蜕皮激素及保幼激素大。尽管有关神经激素的资料不多,但从长远来看,其应用于害虫防治的潜力要出蜕皮激素和保幼激素大。它们是昆虫主要的调控因子,影响很多的生理过程,如保幼激素与蜕皮激素的分泌,以及生长、变态、生殖,自发生理平衡等,大约有24例研究报道,指称神经激素能调节昆虫的生长与发育、生殖、代谢与生理的自发平衡等生理过程。但仅有极少数昆虫神经激素被分离,提取,完全或部分地搞清它的化学结构。本文论述以神经内分泌为基础的害虫防治有关事项。     

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。     

甾醇载体蛋白2抑制剂的研究进展

农业害虫对杀虫剂抗性的持续增加,严重威胁着农业可持续发展和人类生存。高效、安全的新型农药的创制是有效控制害虫的重要保证。胆固醇是昆虫细胞膜和脂蛋白的重要组成成分,是类固醇激素的合成前体。但昆虫本身缺乏合成胆固醇的关键酶,无法从头合成胆固醇,需要从植物中摄取。甾醇载体蛋白2(SCP-2)在昆虫转运胆固醇的过程中起着关键作用。SCP-2可以作为筛选高效安全新农药的潜在靶标。本文就近几年筛选出的甾醇载体蛋白2抑制剂进行了总结。     

印楝杀虫作用机理

印楝素能降低昆虫的血细胞数量、血淋巴蛋白质含量、血淋巴海藻糖和金属阳离子浓度、脂肪体中DNA和RNA含量,抑制昆虫中肠酯酶和脂肪体中蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、磷酸酶和葡萄糖酶的活性,降低昆虫的取食率和对食物的转化利用率,影响昆虫的正常呼吸节律,降低昆虫雌虫卵巢、输卵管、受精囊中蛋白质、糖原和脂类的含量及一些酶的活性,对雄虫生殖系统有影响,使昆虫的脑、咽侧体、心侧体、前胸腺、脂肪体等发生病变,影响昆虫体内激素平衡,从而干扰昆虫生长发育。     

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。     

The biochemical mechanisms of resistance to insecticides with especial reference to the housefly,Musca domestica and aphid,Myzus persicae

The mechanisms by which insects chemically modify and thereby resist insecticides, and the techniques used to study this metabolism arc described. The enzymes associated with the endoplasmic reticulum of the cell (the microsomal enzymes) play a major and ubiquitous role in this metabolism which can produce molecules either more or less toxic than the insecticide applied. “Soluble” enzymes in the cytoplasm of the cell also metabolise insecticides, and it is the balance between these types of metabolism and such factors as the rate of penetration of the insecticide and the susceptibility of the target which determines the tolerance of an insect to a particular insecticide. A very small change in one of these factors can cause a large change in the dose of insecticide required to kill an insect.     

昆虫谷氨酸门控氯离子通道研究进展

谷氨酸门控氯离子通道(GluCls)介导快速抑制性神经传导,目前只发现于无脊椎动物中,是开发新型杀虫剂的理想作用靶标。GluCls属于半胱氨酸环超家族的配体门控离子通道,在昆虫中只发现有1个α亚基,但可以通过选择性剪接生成多种亚基剪接变体并且能够形成功能性受体。除了典型的神经传导功能外,GluCls还参与调控昆虫保幼激素合成及生长发育等生理功能。GluCls的氨基酸突变和表达量变化是导致昆虫对杀虫剂产生抗药性的部分原因。本文主要从GluCls的分子特征、选择性剪接、药理学性质、生理功能和昆虫的抗药性5个方面对昆虫GluCls的研究进展作一综述,为新型杀虫剂的研发提供理论基础。     

Can selective peptides be combined efficiently with agrochemicals? A new approach to insect control

Sodium channels have been a major target for the development of insecticides such as synthetic pyrethroids. However, insecticides currently available induce resistance and present limited selectivity to insect pests. Molecular and biochemical studies, as well as binding experiments using radiolabelled neurotoxins, have shown that sodium channels expressed in various insect orders must be structurally and pharmacologically different. At least three groups of peptide neurotoxins derived from scorpion venom are highly active on insects and very weakly or practically inactive on mammals. It is proposed that various insecticides are examined for possible cooperative interactions with the peptide toxins highly active on insects, and pairs of ligands are identified that will increase the selectivity not only between mammals and insects but also between different pest and non-pest insects. This is feasible on the basis of the differential allosteric modulations observed between LqhαIT, an α-toxin highly active on insects, and brevetoxin on locust versus cockroach and rat brain sodium channels. Moreover, combination of LqhαIT with the pyrethroid deltamethrin increased the binding of [¹²⁵I] LqhαIT by more than 1.8-fold, and the combined presence of brevetoxin further increased the binding. Such allosteric modulation may provide a new approach to increase the selective activity of pesticides on target organisms by simultaneous application of allosterically interacting drugs, designed on the basis of the selective peptide toxins.     

Microsomal oxidases in the honey bee, Apis mellifera (L.)

Epoxidase, hydroxylase, and O-demethylase activities were studied in both larvae and adults of the honey bee, Apis mellifera (L.). In adult drone and worker bees, oxidase activity was observed only with intact tissues, particularly the midgut, and was lost completely on tissue homogenization. Homogenates and subcellular fractions from whole drone honey bee larvae exhibited oxidase activity and optimum in vitro assay conditions were established. The enzymes required NADPH and oxygen for maximum activity and were inhibited by CO and insecticide synergists. Electron micrographs of various subcellular fractions from drone honey bee larvae showed that oxidase activity was associated with smooth and rough vesicles probably derived from the endoplasmic reticulum. Levels of oxidase activity were dependent on age in preparations from both adult insects and from drone larvae.     

昆虫声音信号和应用研究进展

昆虫声音信号是昆虫在长期进化过程中形成的种内、种间信息交流方式之一,在昆虫求偶、聚集、攻击、报警等各种行为中起着重要作用。近年随着微电子和计算机信息科学的快速发展,越来越多的昆虫发声机制被揭示。本文简要评述了不同目昆虫的发声器官和发声机制,及其声音信号特征和信号采集分析方法,并讨论了昆虫声音信号的研究趋势和实际应用问题。     

昆虫共生菌调控宿主生长发育和生殖的研究进展

共生菌参与昆虫宿主的多种生理活动,而昆虫则为共生菌提供了良好的增殖环境,两者互利共生。共生菌的种类、丰度和功能均因昆虫种类和发育阶段的不同而有所差异。该文总结了昆虫共生菌研究概况及已报道的昆虫共生菌种类,重点介绍了共生菌调控昆虫宿主生长发育和生殖的研究进展,包括共生菌通过协助宿主营养代谢及抵御病原菌来调控宿主的生长发育速率;胞内共生细菌沃尔巴克氏体Wolbachia通过胞质不亲和、雌性化、雄性致死以及诱导孤雌生殖调控宿主的生殖力;胞外共生细菌则通过参与宿主营养代谢、改变宿主生殖行为和影响宿主生殖细胞来调控昆虫宿主的生殖力,以及共生菌调控宿主生殖的可能分子机制。同时,该文还在深入探讨共生菌功能、拓宽研究宿主种类及共生菌在抗菌防虫中的应用等方面进行了展望。共生菌对昆虫宿主生长发育和生殖调控作用的研究有助于进一步揭示昆虫与共生菌的协同进化机制,并为进一步利用共生菌进行害虫治理奠定理论基础。     

植食性昆虫唾液调控昆虫-植物互作的研究进展

在与寄主植物长期共同进化的过程中,为了更好地适应和利用寄主,植食性昆虫进化出了多种取食方式。同时,为了应对植食性昆虫的取食,植物进化出了多种防御策略,包括直接防御和间接防御。在整个昆虫-植物互作过程中,昆虫唾液起着重要作用。一方面,昆虫唾液中一些组分可以被植物识别并诱导植物防御反应;另一方面,昆虫通过分泌唾液到植物中调控寄主防御反应。该文从昆虫-植物互作的角度出发介绍植食性昆虫唾液的成分与功能,着重对昆虫唾液激发子和效应子的研究进展进行了综述,并对未来唾液的研究及其在害虫防治中的应用进行展望。