昆虫激素调节控制的研究——保幼激素类似物对合成甘氨酸和丙氨酸有关酶系的调节控制

五龄后期蚕丝腺后部的细胞几乎只合成蚕丝的丝心蛋白。保幼激素类似物(JHA)能增加蚕丝心蛋白的生物合成。家蚕和蓖麻蚕丝心蛋白中,甘氨酸和丙氨酸的含量约占75%。我们用ZR515和ZR777分别处理五龄蚕后,观察到丝腺后部和脂肪体中合成甘氨酸和丙氨酸有关转氨酶的活力均有明显增加。(1)用ZR515处理五龄家蚕后,使五龄期延长1～2天,茧层量增加约10%。蚕丝腺后部的丙氨酸-乙醛酸转氨酶,丙氨酸-酮丙二酸转氨酶,谷丙转氨酶和谷天转氨酶活力,JHA 组均比对照组增高约10～40%,脂肪体中这些酶活力也相应地比对照组增高约30%,其中丙氨酸-乙醛酸转氨酶活力增加到165%。酶活力增加的持续时间约3～5天。(2)用ZR777处理五龄蓖麻蚕后,丝腺后部和脂肪体中的谷天转氨酶、异亮氨酸-α-酮戊二酸转氨酶和丙氨酸-乙醛酸转氨酶活力,均比对照组高。本文认为JHA 对蚕丝腺后部和脂肪体中形成甘氨酸和丙氨酸的转氮酶有明显的调控作用,从而为丝心蛋白的合成提供更多的甘氨酸和丙氨酸。这也许是JHA 增丝机制的一个重要方面。     

昆虫激素调节控制的研究——保幼激素类似物对合成甘氨酸和丙氨酸有关酶系的调节控制

五龄后期蚕丝腺后部的细胞几乎只合成蚕丝的丝心蛋白。保幼激素类似物(JHA)能增加蚕丝心蛋白的生物合成。家蚕和蓖麻蚕丝心蛋白中,甘氨酸和丙氨酸的含量约占75%。我们用ZR515和ZR777分别处理五龄蚕后,观察到丝腺后部和脂肪体中合成甘氨酸和丙氨酸有关转氨酶的活力均有明显增加。(1)用ZR515处理五龄家蚕后,使五龄期延长1～2天,茧层量增加约10%。蚕丝腺后部的丙氨酸-乙醛酸转氨酶,丙氨酸-酮丙二酸转氨酶,谷丙转氨酶和谷天转氨酶活力,JHA组均比对照组增高约10～40%,脂肪体中这些酶活力也相应地比对照组增高约30%,其中丙氨酸-乙醛酸转氨酶活力增加到165%。酶活力增加的持续时间约3～5天。(2)用ZR777处理五龄蓖麻蚕后,丝腺后部和脂肪体中的谷天转氨酶、异亮氨酸吨-α-酮戊二酸转氨酶和丙氨酸-乙醛酸转氨酶活力,均比对照组高。本文认为JHA对蚕丝腺后部和脂肪体中形成甘氨酸和丙氨酸的转氨酶有明显的调控作用,从而为丝心蛋白的合成提供更多的甘氨酸和丙氨酸。这也许是JHA增丝机制的一个重要方面。     

β-蜕皮素对蓖麻蚕环核苷酸水平的影响

本文研究了蓖麻蚕四龄眠期及五龄幼虫期间,脂肪体、血淋巴和脑中环核苷酸水平的变化,以及注射β-蜕皮素对蓖麻蚕血淋巴、脑中环核苷酸水平的影响。发现环核苷酸水平的变化与蓖麻蚕的发育、变态有密切的关系。对蓖麻蚕五龄第五天幼虫注射β-蜕皮素(5微克/幼虫)6分钟后,血淋巴中的cGMP水平提高了将近一倍,但cAMP水平下降了23%;脑中的cGMP水平提高了4倍,cAMP水平提高了10倍。讨论了蜕皮素与环核苷酸之间的关系。     

蜕皮激素对家蚕后部丝腺谷氨酸-丙酮酸转氨酶活力的影响

本文报道了β-蜕皮激素(简称MH)对家蚕后丝腺谷氨酸-丙酮酸转氨酶(简称GPT)活力以及产丝量的影响。对五龄不同时期一次添食MH和每日连续添食MH以及MH剂量变化的研究结果表明:无论何种处理,MH都能促进GPT的活力;但不同的处理,其效果不一样。其中以五龄前期添食MH和五龄每日低剂量(夏蚕每头0.5微克和春蚕每头2微克)连续添食的处理,效果最佳;不但能促进GPT的活力,而且能提高丝蛋白合成能力。此外,还发现添食MH的浓度与GPT活力并不相关;MH对GPT活力的影响,因蚕品种而有差异,春蚕多丝量品种较夏蚕少丝量品种效果显著;MH低剂量多次添食比高剂量一次添食可避免产生不良后果。     

蓖麻蚕γ-谷氨酰转肽酶的研究

L-γ-谷氨酰转肽酶(γ-GTP)广泛分布在蓖麻蚕Philosamia cynthia ricinI的中肠、马氏管、后丝腺、脂肪体、体壁等组织中;并存在于蚕个体发育中的各个阶段。酶活力以马氏管、中肠为最大。在五龄蚕前中期各组织均显示γ-GTP最大活力。在脂肪体和表皮组织中,蛹形成时又分别出现γ-GTP活力峰。昆虫生长发育必需的10种氨基酸均是蚕各组织γ-GTP酶促反应的受体。这些结果表明,γ-GTP作为L-γ-谷氨酰循环中一个关键酶,在蓖麻蚕体内对氨基酸的吸收和转运起着重要作用。     

家蚕蛹变态期丝腺组织的退化与细胞凋亡特征

利用形态学观察方法、分子生物学检测方法以及20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone)和放线菌酮(cycloheximide)体外培养方法, 研究了家蚕Bombyx mori 蛹变态期丝腺组织的退化与细胞凋亡特征。显微镜的观察显示家蚕丝腺的逐渐退化发生在吐丝期间。DNA梯度电泳的分析表明程序性细胞死亡(programmed cell death)可能伴随发生在丝腺的退化过程中。在离体培养条件下, 用20-羟基蜕皮酮处理5龄第6天幼虫的丝腺, 导致的细胞凋亡提前于对照, 提示在进入蛹变态期前, 20-羟基蜕皮酮提早激发了介导家蚕丝腺细胞凋亡与水解机制的遗传调控级联系统。上述结果表明, 20-羟基蜕皮酮能够诱导家蚕丝腺组织在蛹变态期发生程序性细胞死亡。     

蓖麻蚕和家蚕中的谷胱甘肽及正丁基高半胱氨酸亚砜亚胺对它的抑制作用

本文利用乙醛酸排除昆虫中比较高的游离半胱氨酸的干扰,用5,5′-二硫代双(2-硝基苯甲酸)(DTNB)方法测定了蓖麻蚕、家蚕中还原谷胱甘肽的含量及其组织分布,观察到脂肪体、后部丝腺、中肠等均含有非常丰富的谷胱甘肽(GSH),说明谷胱甘肽在昆虫氨基酸的代谢调节控制中起着重要的作用。蓖麻蚕和家蚕中,GSH含量及分布有所区别。五龄中期注射S-正丁基高半胱氨酸亚砜亚胺(BSO)引起家蚕脂肪体GSH含量明显降低,提示蚕γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶受RSO强烈抑制;五龄后期,可能由于合成酶活力及GSH周转率均处于较低水平,未观察到GSH含量有明显下降。     

三化螟与荔枝蝽体液氨基酸和脂肪体转氨酶与谷氨酸脱氢酶的研究

1.用纸层析的方法测定了水稻、三化螟与荔枝蝽体液的氨基酸含量。2.在三化螟幼虫脂肪体中,观察到谷天转氨酶、谷丙转氨酶与鸟氨酸转氨酶的活力。在荔枝蝽的脂肪体中有11种氨基酸(L-天门冬氨酸、L-丙氨酸、L-异白氨酸、L-白氨酸、L-缬氨酸、L-苯丙氨酸、L-鸟氨酸、L-酪氨酸、L-色氨酸、L-β-丙氨酸与DL-γ-氨基丁酸)可与α-酮戊二酸进行转氨作用,以形成谷氨酸。3.在三化螟与荔枝蝽脂肪体中均存在谷氨酸脱氢酶。     

氚标记睾丸酮在家蚕体内的吸收和分布

在家蚕Bombyx mori L.的五龄起蚕期,添食氚标记的雄性激素丙酸睾丸酮(代号³H-TP),用液体闪烁谱仪探查五龄期蚕体对³H-TP的吸收与排泄、贮存与分布及雌雄间的差异.结果证明:蚕体对³H-TP的排出率在添食后24小时达峰值,累计吸收率雄性为85.81%、雌性为68%,雌雄间有明显差异.蚕体内务组织器官对³H-TP的吸收也有显著不同,中肠、血液在添食后2小时,脂肪体在72小时、体壁在48小时,其放射活性为最大值,雌雄间均无明显差异;生殖腺则在添食后168小时达峰值,且雄性显著高于雌性;丝腺中相对含量比较稳定,雌雄之间无较大差异.³H-TP在蚕体各组织器官中的贮存与分布表现为:五龄初期(添食后2小时)以中肠和血液最多,共达85%左右;五龄中期(添食后96小时)以性器官最高(28%左右);五龄末期(添食后192小时)性器官中高达34.58%,且雄性(40.4%)显著高于雌性(28.74%).上述研究结果说明,在家蚕五龄起蚕期添食³H-TP,能被蚕儿多量吸收和贮存在体内,其中尤以生殖器官的相对含量最多,雌雄间亦有明显差异.由此表明,雄性激素可能对家蚕具有某种生理活性.     

氚标记睾丸酮在家蚕体内的吸收和分布

在家蚕Bombyx mori L.的五龄起蚕期,添食氚标记的雄性激素丙酸睾丸酮(代号³H-TP),用液体闪烁谱仪探查五龄期蚕体对³H-TP的吸收与排泄、贮存与分布及雌雄间的差异.结果证明:蚕体对³H-TP的排出率在添食后24小时达峰值,累计吸收率雄性为85.81%、雌性为68%,雌雄间有明显差异.蚕体内务组织器官对³H-TP的吸收也有显著不同,中肠、血液在添食后2小时,脂肪体在72小时、体壁在48小时,其放射活性为最大值,雌雄间均无明显差异;生殖腺则在添食后168小时达峰值,且雄性显著高于雌性;丝腺中相对含量比较稳定,雌雄之间无较大差异.³H-TP在蚕体各组织器官中的贮存与分布表现为:五龄初期(添食后2小时)以中肠和血液最多,共达85%左右;五龄中期(添食后96小时)以性器官最高(28%左右);五龄末期(添食后192小时)性器官中高达34.58%,且雄性(40.4%)显著高于雌性(28.74%).上述研究结果说明,在家蚕五龄起蚕期添食³H-TP,能被蚕儿多量吸收和贮存在体内,其中尤以生殖器官的相对含量最多,雌雄间亦有明显差异.由此表明,雄性激素可能对家蚕具有某种生理活性.     

国产植物中蜕皮激素的分离鉴定和对家蚕生理活性的试验

(1)通过107种植物对家蚕的脱皮活性试验,发现唇形科植物野芝麻(Lamium barbatum S.etZ.)是一种新的含蜕皮激素的植物。蜕皮激素收得率是0.029%,熔点239—242℃,TLC Rf 0.5—0.6(黄绿色),并经光谱分析证明为β-蜕皮激素。 (2)从资源丰富的植物土牛膝(Achyranthes bidentata Bl.)中提取了β-蜕皮激素,并进行了蚕用试验与推广应用研究,证明活性及效果稳定,并提出了简易的制作生产方法。 (3)在试验中发现从川牛膝(Cyathula capitata Moquin-Tandon)根提取的Cyasterone给蚕添食大剂量(5微克/头或以上)时蜕变为幼虫-蛹混合型,而添食小剂量(1.5微克/头)蜕变为正常的蛹。     

应用植源性蜕皮激素调节蚕儿生长发育和增产蚕丝的研究

本文从生产角度,着重探讨了由筋骨草提取的蜕皮激素(以下简称MH)在调节蚕儿生长发育和增产蚕丝方面的实用价值:(1)家蚕末龄中期(饷食后72小时左右),每头添食MH3微克,可以缩短龄期,提早两天上簇结茧,避免或减少缺叶倒蛋的损失;(2)在见熟前10小时,每头添食MH2微克,连添二次,可使五龄经过缩短14小时,上蔟开始到上蔟终了的时间,从对照区的39小时缩短到14小时。一般见熟5—10%添食MH2.2微克/头,12小时后即可全部上蔟,熟蚕出现率非常集中,这可大大提高上蔟工效,提高养蚕的劳动生产率:(3)见熟时添食MH还可有效地减少不结茧蚕发生,这不仅在提高JHA增产效果方面,而且在一般养蚕生产中防止不结茧蚕方面,也有重要意义;(4)试验还发现,五龄早期(饷食后24小时)添食适量的MH,有一定的增丝效果,不同试验中,平均茧层量增长幅度4—17%不等;(5)家蚕末龄添食MH,能明显地提高一日茧层量,提高幅度为5—30%,依MH添食时刻为转移。     

抗-20诱导的三眠家蚕后丝腺RNA聚合酶和RNA的合成

蚕在4龄期开始的48小时连续取食抗-20,4眠家蚕被诱导成3眠蚕并吐丝结茧.根据对α-鹅膏蕈碱的敏感性,放线菌素D的抑制作用,DNA需要以及[³H]-UMP掺入酸不可溶物,测定了蚕后丝腺的RNA聚合酶Ⅰ和Ⅱ活力.观察到随着抗-20处理后天数的增加,RNA聚合酶在热变性小牛胸腺DNA和内源DNA上转录活性迅速升高,并伴随着RNA合成的迅速增加;而对照组蚕的酶活力和RNA含量仍保持在相当稳定的低水平.     

蜕皮激素与丝蛋白合成:植源性蜕皮激素对家蚕丝腺蛋白质合成中3H标记甘氨酸参入活性的影响

用³H标记甘氨酸参人法证明:家蚕后部丝腺中丝心蛋白的大量合成, 是在五龄4日以后, 熟蚕时合成活性最高;中部丝腺中丝胶蛋白的大量合成, 是在五龄5日以后, 以熟前一日合成活性最高.五龄每日低剂量连续添食和前期一次添食植源性蜕皮激素(简称MH), 能促进后部丝腺对³H标记甘氨酸的吸收, 显著提高丝心蛋白的合成活性, 而抑制中部丝腺的吸收, 使丝胶蛋白的合成活性明显下降.本试验结果为阐明外源MH对丝蛋白合成的调节机理提供了直接的证据.     

昆虫保幼激素类似物对家蚕后部丝腺谷氨酸-丙酮酸转氨酶活性的影响

1.多化性蚕种南农七号五龄中期喷布保幼激素类似物(734-Ⅱ)的剂量为0.05微克/克幼虫体重,二化性蚕种为0.08微克/克幼虫体重。将使龄期延长18—24小吋,增加茧丝量12—24%。 2.正常情况下,五龄期后部丝腺转氨酶的活性以饷食后72小时为最大,以后渐次下降,熟蚕前又稍有回升。二化性蚕种的茧层量较多化性蚕种多一倍左右,同样它的转氨酶最大活性亦较多化性蚕种多70%。 3.用734-Ⅱ号处理后12—24小时内,后部丝腺的转氨酶活性较对照区明显下降,48小时后又回升并超过对照区,以后虽渐次下降,仍明显地高于对照区,熟蚕前则又有所回升。喷布734-Ⅱ号后使二化性蚕种的茧层量增加10—16%,而转氨酶活性增加10—25%。同样,多化性蚕种的茧层量增加18-24%,而转氨酶活性增加20—40%。可以认为734-Ⅱ号促进转氨酶活性的提高,是增产茧丝的生理上的原因之一.     

蚕氨基酸代谢的研究——家蚕与蓖麻蚕的氨基酸和形成甘氨酸、丙氨酸的酶系比较及酮丙二酸的脱羧作用

家蚕(Bombyx mori L.)与蓖麻蚕(Samia,ricini B)的丝蛋白氨基酸含量差异甚为显著;家蚕丝含量最多的为甘氨酸(42.8％),其次为丙氨酸(32.4％);而蓖麻蚕丝则以两氨酸含量为最高(50.5％),其次为甘氨酸(27.8％)(Kirimuru等,1962)。为了阐明丝蛋白主要氨基酸的形成机制,我们曾报道了这两种蚕丝腺中,自L-天门冬氨酸与α-酮戊二酸形成丙氨酸的机制(许延森等,1964a);体液乙醛酸及丙酮酸与丝蛋白相应氨基酸的含量之     

蓖麻蚕芳基酰酰胺酶的研究

芳基酰酰胺酶(E.C.3,5,1,13)为水解N-酰基芳香胺的酶,本工作对该酶在蓖麻蚕个体发育中的活力变化及其性质进行了观察和研究,结果如下:ⅰ)该酶存在于蚕个体发育中的各个阶段,广泛分布在蚕体内各组织。在中肠、马氏管组织的活力在熟蚕时最大,结茧后明显下降。在五龄中前期,蛹中后期,脂肪体和真皮的酶活力均出现高峰,以蛹中后期活力最高。该酶在中枢神经系统中有相当高的活力,在后部丝腺、蚕卵都显示活力,但血淋巴中没有可检出的活力。ⅱ)蓖麻蚕各组织的芳基酰酰胺酶,绝大部分活力存在于细胞浆。对N-乙酰对硝基苯胺容易水解,但对γ-谷氨酰对硝基苯胺和γ-谷氨酰α-萘胺均不能水解。钙、钴阳离子能促进酶活力;瞟呤霉素有明显抑制酶活力的作用,但L-γ-谷氨酸(0-羧基)苯肼无抑制作用。从该酶在蚕体广泛分布,并随变态而活力有明显变化以及对底物芳香胺N-乙酰基团显示特异性等特点来看,它可能具有多种功能,并与芳香胺的代谢有关。     

蚕氨基酸代谢之研究 Ⅲ.丝腺体L-天门冬氨酸及α-酮戊二酸形成丙氢酸之机制

研究了家蚕(Bombyx mori L.),天蚕蛾科之蓖麻蚕(Philosama cynthia ricini B.)及柞蚕(Antheraea pernyi G.)丝腺体后部自L-天门冬氨酸与α-酮戊二酸形成丙氨酸的机制。以上各种蚕的丝腺体组织都可利用L-天门冬氨酸与α-酮戊二酸形成丙氨酸,谷氨酸及CO_2。当存在DL-环丝氨酸(10~(-4)M)时,形成较多的谷氨酸与丙酮酸,而丙氨酸之量显著地减少。以L-天门冬氨酸与α-酮戊二酸或以L-谷氨酸与丙酮酸为底物,对丙氨酸之形成具有相同的抑制程度。DL-环丝氨酸(10~(-4))并不抑制谷-天转氨酶与草酰乙酸脱羧酶,但在同样条件下,可显著抑制谷-丙转氨酶的活力(～90%)。此外,若以L-天门冬氨酸或其与小量α-酮戊二酸为底物,尤其是用透析后之酶液,并无显著的丙氨酸与CO_2形成。我们认为,自L-天门冬氨酸与α-酮戊二酸形成之丙氨酸,并非通过Bheemeswar提出的L-天门冬氨酸β-脱羧酶之作用,而是经过三个相继的反应,即在谷-天转氨酶催化下,形成谷氨酸与草酰乙酸,后者除非酶促分解外,在草酰乙酸脱羧酶作用下,形成丙酮酸与CO_2;由以上两反应所形成之谷氨酸与丙酮酸,在蚕丝腺普遍存在的谷-丙转氨酶催化下形成丙氨酸(见图8)。     

氚标记昆虫保幼激素类似物738在家蚕体内的吸收和排泄

用氘标记的昆虫保幼激素类似物738(代号³H-JHA-738)对5龄中期家蚕进行涂布蚕体和涂布桑叶添食,经测量查明:涂体处理后,放射性经蚕粪平均排泄速率,4小时为1.8%,48小时达到61.7%。试验终了为 67.2%;吸收率为 32.8%。涂叶添食处理后,放射性经蚕粪平均排泄速率4小时内达 48.5%,48小时内为90.8%,试验终了达到93.3%;吸收率仅为6.7%。³H-JHA-738及其代谢产物在蚕体内的半活性期,涂体者为48小时,添食者仅有4个多小时。血液里放射性在处理后前4小时迅速升高,之后则大幅度下降。两种处理,各组织器官里放射性物质的代谢率自48小时后都较缓慢且大体接近。它们在蚕体各组织器官里的绝对分布量涂体者大于添食者,但相对或平均分布率仍较接近。它们进入蚕体后主要分布在脂肪体、体壁、丝腺和消化管里。涂体者的放射性如以³H-JHA-738残留量计量,蚕蛹内平均为 0.027ppm,丝平均为0.0019ppm,卵为0.013ppm。添食者残留量,蚕蛹内平均为0.0057ppm。丝平均为0.001ppm,卵为0.0035ppm。 研究结果表明,³H-JHA-738在家蚕体内的吸收和排泄,运转和分布、积累和残留,受处理方式的影响,与蚕体性别无关。     

日本血吸虫精氨酸转氨酶及鸟氨酸转氨酶的研究

从人工感染的家兎中取得日本血吸虫成虫,制成匀浆后在37℃测定鸟氨酸转氨酶活力,底物L-鸟氨酸及α-酮戊二酸的浓度各为0.017M,pH8.O。测定结果用微克分子/ 毫克氮/小时表示,测得酶活力的平均值雄虫为33.9,雌虫为29.0。此酶的最适pH为8.O—8.2。在对此测定中合抱虫的鸟氨酸转氨酶活力为谷氨酸丙酮酸转氨酸活力的1.5倍,谷氨酸草酰乙酸转氨酶活力的2.4倍。当用鸟氨酸分别与α-酮戊二酸、丙酮酸、草酰乙酸及乙醛酸进行测定时,测得的酶活力比值依次为100:6.2:1.8:4.2。磷酸吡哆醛能增高酶活力,羟胺则使之降低。氯化铜及对氯汞苯甲酸具有很强的抑制作用,在2×10~(-5)M的浓度下前者抑制78.5%,后者抑制31.6%。正缬氨酸及缬氨酸对此酶的抑制作用是竞争性的,当底物鸟氨酸的浓度减低时,抑制作用增强。南瓜子氨酸的抑制是非竞争性的,在O.017M的浓度下抑制酶活力29.5%。酒石酸锑钾(10~(-3)M)及呋喃丙胺(10~(-4)M)对酶活力无影响。在日本血吸虫中测不出精氨酸转氨酶的存在,以精氨酸为底物作转氨酶测定时所产生的谷氨酸是由于精氨酸酶和鸟氨酸转氨酶相继作用的结果。