保幼激素类似物对家蚕丝腺与脂肪体蛋白质合成的调节作用

应用示踪原子法,研究了家蚕Bombyx mori 5龄幼虫丝腺与脂肪体细胞内蛋白质合成的变化规律及保幼激素类似物(JHA738)的调节作用。从5龄初到龄末,家蚕丝腺细胞内蛋白质合成持续升高,5龄中期、后期的蛋白质合成活性分别是前期的1.60倍和2.86倍;全龄出现2个合成高峰,一个是在5龄72h,为细胞固有蛋白质合成高峰,另一个是在5龄192h,为丝蛋白合成高峰。脂肪体细胞内蛋白质合成作用呈现脉冲式的变化。在5龄前期和中期用JHA处理家蚕(剂量为4μg/条),对丝腺细胞固有蛋白质合成和脂肪体细胞蛋白质合成均表现出抑制作用,而对丝蛋白合成则表现出促进作用。本实验结果为进一步阐明JHA增丝机理提供了直接证据。     

家蚕丝蛋白的合成和保幼激素的调节

本实验查明家委品种的后丝腺细胞数目为1080个,在透射电镜观察下,后丝腺细胞内质网呈片层状,分布着大量的核蛋白体颗粒,细胞核内染色质成块状。用液面铺展技术显示出染色质的特别结构。每个后丝腺细胞能合成DNA0.6—0.8微克,为原来体细胞数的一百万倍,奠定了后丝腺细胞染色体的多线化的物质基础。第7天后丝腺的RNA为5.4毫克,mRNA为总RNA的1%,占细胞核RNA的2.5%,rRNA的碱基比(G+C)为53.1%,热增色效应为22.5%,融点温度?值为43.7℃。染色质丝DNA的融点温度为70.5℃,碱基比(G+C)为40.5%,并分析了染色质的DNA、RNA、组蛋白和非组蛋白的相对比值。每个后丝腺细胞合成240.6微克丝心蛋白,每个细胞每秒钟可合成6×10⁸个丝心蛋白分子。中丝腺储存的丝心蛋白为后丝腺的二十倍。 经保幼激素类似物处理后,蚕的生长期延长,体重和丝腺重量、后丝腺内蛋白质和RNA含量增高,合成丝心蛋白的功能单位——多核蛋白体在量的方面也有所提高。例如在后丝腺RNA方面,雄蚕第7天增加到6.20毫克,每个后丝腺细胞能合成丝心蛋白243.6微克。因此,我们认为,外源保幼激素能促进RNA的合成,维持后丝腺细胞的正常活动,提高多核蛋白体的合成量,从而增加丝心蛋白的合成。     

家蚕后丝腺细胞的超微结构

本文描述了家蚕幼虫后丝腺细胞的超微结构,并讨论了保幼激素类似物(JH—3)的作用。观察到染色质块移向核内膜及核内物质通过核孔流进细胞质的现象。核仁内布满许多小颗粒体。内腔膨大的颗粒内质网充满着细胞质,它们是丝心蛋白合成和暂时贮留的主要细胞器。丝心蛋白经由高尔基复合体或直接形成丝心蛋白体,它们汇集于细胞顶端,以细胞外排作用,将丝心蛋白放入腺腔。自噬体与溶酶体出现于老熟幼虫后期。 经JH—3处理的幼虫,其后丝腺细胞的超微结构与正常的相近似。     

家蚕后丝腺细胞染色质的一些特性

在家蚕幼虫发育阶段,丝腺细胞的大小和脱氧核糖核酸(DNA)的含量均有巨大增长,而没有细胞分裂发生,这种DNA含量的增加是由于细胞内整个染色体组型多次全部复制的结果,因此称之为多倍化现象。细胞染色体组型的多倍化现象,也在其他生物种类中存在,可是同丝腺细胞比起来可以说是相差很大。后丝腺和中丝腺每个细胞所含DNA最高量大约是体细胞的20—100万倍。这是与它们制造和分泌大量丝蛋白相一致的。后丝腺细胞是合成丝腺的核心——丝心蛋白的主要部位。为了阐明昆虫激素是如何调节和控制丝心蛋白的合成,需要分离出一定纯度的后丝腺细胞染色质来。后丝腺细胞体积大、细胞核呈树枝状使分离工作困难。我们在这方面作了一个尝试,结果报道如下:     

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。     

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。     

昆虫保幼激素类似物对家蚕丝腺中核酸代谢的效应

1)保幼激素类似物3号对家蚕后丝腺细胞中RNA的合成有促进作用。 2)家蚕幼虫五龄期,其后丝腺中DNA含量是不断地增加的,其含量因品种和饲养条件的不同而有较大的差异。 3)保幼激素类似物3号对后丝腺细胞中DNA的合成有强烈的抑制作用,激素剂量愈高,抑制程度愈大。 4)我们初步认为,保幼激素类似物3号增产蚕丝的作用是通过调节丝蛋白合成的转录过程而达到的。     

家蚕五龄幼虫后部丝腺细胞EST的测定和基因表达谱分析

以C108蚕品种五龄第1天和第5天的后部丝腺为材料, 依靠EST分析探讨了有关后部丝腺细胞合成分泌丝素蛋白基因的表达调控问题. 研究结果发现, 测得的9948条EST序列, 经序列拼接分析得到2861个一致性序列, 其中, 重叠的EST群有911个, 单条序列有1950个; 被注释的一致性序列达1335个, 未被注释的一致性序列达1526个; 55.89%, 共5560条与Mita等人发表的家蚕后部丝腺细胞EST没有同源性; 五龄第1天得到的重叠的EST群数和单条序列数都要比五龄第5天的多约1倍; 重叠的EST群组成大小大于50的基因仅占所有一致性序列的0.5%左右, 基因表达的频率开差非常大, 主要表达的基因是与丝素组成和丝素分泌合成有关的基因; 五龄第5天基因表达量与第1天相比, 丝素重链基因高18倍, 丝素轻链基因高9倍, 丝素P25基因高8倍; 经功能注释分析, 被赋予担负细胞组分功能的基因达508个, 担负酶功能的基因达315个. 结果暗示了五龄第1天的基因表达除了作用于丝腺细胞的生长外, 主要是为丝素蛋白合成分泌作准备, 五龄第5天的基因表达主要是合成分泌丝素蛋白; H链、L链和P25蛋白实际可能并没有按6︰6︰1比率构成复合体, 或H链结构特殊, 不易通过EST技术检测到. 在2861个基因中将有相当部分基因参与丝素蛋白的合成与分泌, 说明家蚕后部丝腺细胞合成、分泌丝素蛋白这一生命过程比以前了解的要复杂得多.     

20-羟蜕皮素对家蚕后部丝腺细胞超微结构的影响

应用超薄切片和电镜技术,详细观察了蜕皮激素(MH)对家蚕Bombyx mori后部丝腺细胞超微结构的影响.电镜观察表明,家蚕后部丝腺细胞对MH处理极为敏感.一经MH处理,其细胞核的形态结构和细胞质中各种细胞器的发生、发展都呈现出明显的变化,并且与MH处理时期及剂量有关:五龄前期适量MH(4μg/头)处理,能促进与丝蛋白合成有关细胞器的形成与发展,加速腺细胞的成熟生长;较高剂量(8—16μg/头)处理,则导致自噬体的过早发生.五龄中、后期MH处理,一方面促进了粗面内质网等细胞器的进一步发达,另一方面也提高了自噬体的发生数量;处理剂量越高,后一种倾向越突出.这些结果证明,后部丝腺细胞超微结构的变化受MH调节.     

A REINTERPRETATION OF THE ONTOGENY OF THE ASCOCARP OF SPECIES OF THE ERYSIPHACEAE

A study of four species of Erysiphaceae (Uncinula salicis, Podosphaera leucotricha, Erysiphe cichoracearum, and Microsphaera diffusa) revealed that the binucleate stages of the ascocarp are initiated in a similar manner to those of Diporotheca rhizophila Gordon & Shaw. The “appendages” developing on immature ascocarps are considered to be receptive hyphae. Appendages characteristic of mature ascocarps are produced much later. Lysis of certain centrum cells occurs, and asci are initiated from some of the remaining binucleate centrum cells. Resorption of centrum cells by the asci is supported by this investigation, corroborating Björling's earlier studies on Erysiphe graminis.