七星瓢虫卵黄原蛋白基因的表达:保幼激素类似物对mRNA的诱导

在七星瓢虫(Coccinella septempunctata)中,保幼激素调控脂肪体中卵黄原蛋白基因的表达。蛋白质合成实验证明,保幼激素类似物大幅度地促进取食人工饲料的雌虫脂肪体中卵黄原蛋白的合成。保幼激素类似物的作用有高度选择性,使卵黄原蛋白占总蛋白的百分比提高12倍。取食人工饲料的雌虫中,脂肪体RNA含量及其转译活性均极低,转译产物中不存在卵黄原蛋白多肽。保幼激素类似物能显著提高脂肪体RNA的含量及其中可转译mRNA的水平。处理后的雌虫,象蚜虫饲养的成熟雌虫一样,其脂肪体RNA能在体外转译系统中指导卵黄原蛋白多肽的合成,并在变性琼脂糖凝胶电泳上显示一条高分子量的带(约5100核苷酸),初步鉴定为卵黄原蛋白mRNA。由此证明,保幼激素类似物能诱导卵黄原蛋白mRNA的出现和积累。     

七星瓢虫卵黄原蛋白基因的表达:保幼激素类似物对mRNA的诱导

在七星瓢虫(Coccinella septempunctata)中,保幼激素调控脂肪体中卵黄原蛋白基因的表达.蛋白质合成实验证明,保幼激素类似物大幅度地促进取食人工饲料的雌虫脂肪体中卵黄原蛋白的合成.保幼激素类似物的作用有高度选择性,使卵黄原蛋白占总蛋白的百分比提高12倍.取食人工饲料的雌虫中,脂肪体RNA含量及其转译活性均极低,转译产物中不存在卵黄原蛋白多肽.保幼激素类似物能显著提高脂肪体RNA的含量及其中可转译mRNA的水平.处理后的雌虫,象蚜虫饲养的成熟雌虫一样,其脂肪体RNA能在体外转译系统中指导卵黄原蛋白多肽的合成,并在变性琼脂糖凝胶电泳上显示一条高分子量的带(约5100核苷酸),初步鉴定为卵黄原蛋白mRNA.由此证明,保幼激素类似物能诱导卵黄原蛋白mRNA的出现和积累.     

七星瓢虫脂肪体的核酸代谢

脂肪体是七星瓢虫卵黄原蛋白合成的主要场所。本文用微量萤光法和细胞光度法测定成虫期脂肪体核酸含量的变化。结果表明,雌虫在成虫期第5天时,脂肪体的RNA/DNA比值出现高峰,雌虫在第9天产卵,说明当脂肪体合成卵黄原蛋白之前,脂肪体细胞的RNA合成十分活跃,这可促使卵黄原蛋白合成速率加快,几天后雌虫即能产出成熟卵块。雄虫脂舫体的RNA/DNA比值高峰在第7天出现,但其比值只有雌虫的一半。取食代饲料的雌虫,脂肪体RNA/DNA的比值一直较低,直到第24天比值才有所提高,但与正常取食蚜虫的雌虫个体的高峰值相比相差也约一半。这种雌虫一直未能产卵,说明取食代饲料的雌虫不产卵的原因在于脂肪体中核酸代谢的异常。取食代饲料一直未能产卵的雌虫,经用保幼激素类似物ZR-512处理;3天后脂肪体的RNA平均值明显增高。说明ZR-512对瓢虫脂肪体RNA合成有促进作用。     

七星瓢虫卵黄原蛋白基因的表达mRNA的体外转译

七星瓢虫成熟雌虫脂肪体总RNA和poly(A)~+RNA中可转译mRNA的水平约为雄虫和不成熟雌虫的两倍,其中所含的卵黄原蛋白mRNA可在体外转译系统中指导卵黄原蛋白多肽的合成。 雌虫取食人工饲料时,其脂肪体RNA中可转译mRNA的水平很低,不能指导卵黄原蛋白多肽的合成。保幼激素类似物能诱导可转译卵黄原蛋白mRNA的出现。     

七星瓢虫的卵黄发生:植入雄虫的卵巢中卵黄原蛋白的合成

为了证实七星瓢虫的卵巢能合成卵黄原蛋白, 并查明雄虫体内是否具有卵黄发生所必需的激素环境, 我们将刚羽化雌虫的一侧卵巢或数个卵巢管植入雄虫体内.移植的卵巢或卵巢管在雄虫体内能够发育, 其卵母细胞能沉积卵黄, 一部分可达成熟.体外培养证明移植的卵巢可合成卵黄原蛋白, 但受体雄虫的脂肪体不合成卵黄原蛋白, 而且其血淋巴中也不存在这种蛋白.用保幼激素类似物ZR-512处理受体雄虫, 可促进移植卵巢的发育, 但不能诱导其脂肪体合成卵黄原蛋白.此结果表明, 象大多数昆虫一样, 七星瓢虫的卵黄发生的性二型现象表现在激素的靶组织——脂肪体, 而不是激素本身.     

七星瓢虫的卵黄发生:卵黄原蛋白的发生和取食代饲料的影响

1.用凝胶电泳和免疫扩散法研究了七星瓢虫成虫脂肪体、血淋巴和卵巢中总蛋白和卵黄原蛋白的含量变化和相互关系。查明七星瓢虫和某些被研究过的昆虫一样,卵黄原蛋白在脂肪体内合成,释放到血淋巴,然后被发育的卵母细胞摄取。 2.系统观察了七星瓢虫成虫血淋巴中卵黄原蛋白和产卵的关系。在适温下取食蚜虫的成虫多数在羽化后四天血淋巴中出现卵黄原蛋白,十天后开始产卵,如食料适宜,在整个产卵期,血淋巴中卵黄原蛋白的水平较高。 3.对比了取食不同饲料的个体中脂肪体和卵巢鲜重的变化。对取食代饲料的产卵与不产卵个体的脂肪体、血淋巴、卵巢进行了分析比较。讨论了取食代饲料的部分个体不产卵的原因。 4.保幼激素类似物ZR-512促进卵黄原蛋白的合成,使取食代饲料不产卵个体的血淋巴中卵黄原蛋白的含量明显提高。     

七星瓢虫的卵黄发生:体外培养的脂肪体中卵黄原蛋白的合成

为了深入研究七星瓢虫的卵黄发生及其激素调节机理,我们建立了脂肪体的体外培养方法,证明了脂肪体在体外培养条件下能够正常进行卵黄原蛋白的合成与分泌。在体外合成的卵黄原蛋白与体内合成的具有相同的电泳迁移率、免疫学特性和部分水解肽谱。放射性氨基酸在体外参人卵黄原蛋白的动力学与在体内的相似。用脂肪体的体外培养方法,结合放射免疫沉淀、SAS-聚丙烯酰胺凝胶电泳、放射自显影等技术,研究了不同发育期脂肪体的合成能力,以及取食人工饲料的雌虫中保幼激素类似物对卵黄原蛋白合成的促进作用。     

七星瓢虫的卵黄发生:脂肪体与卵巢中卵黄原蛋白的合成与分泌

本文利用[³H]亮氨酸参入及特异性抗体沉淀等方法,研究了七星瓢虫体外培养的脂肪体中卵黄原蛋白合成与分泌的动力学,以及不同发育期脂肪体与卵巢中卵黄原蛋白合成的定量变化。脂肪体中卵黄原蛋白的合成与分泌在培养1—4小时内直线上升,到6小时稍下降。保留在脂肪体内的卵黄原蛋白缓慢积累,但一直水平很低。卵黄原蛋白合成的最初30分钟,分泌速率较慢,60%以上的卵黄原蛋白保留在脂肪体内。1小时后分泌速率加快,70%以上的卵黄原蛋白被分泌,保留的卵黄原蛋白在4小时中逐渐被释放。在4小时,被分泌的卵黄原蛋白超过80%,最高可达92%。 在雌虫发育过程中,脂肪体中卵黄原蛋白合成的高峰在羽化后11—15天,所合成的卵黄原蛋白占整个发育期合成总量的80%。在合成高峰期分泌的卵黄原蛋白高达90%以上,但在发育的早期和晚期分泌的卵黄原蛋白仅占30%或稍多。 卵黄发生前的卵巢就开始合成卵黄原蛋白,但卵巢中卵黄原蛋白的合成高峰期与脂肪体中大致相同。与脂肪体相反,卵巢合成的卵黄原蛋白大部分保留在卵巢内。在卵黄发生盛期,卵巢合成的卵黄原蛋白为脂肪体合成的卵黄原蛋白的20%。     

七星瓢虫雌成虫咽侧体的活性

以短期体外放射化学测定法测定了七星瓢虫雌成虫的咽侧体(CA)活性。结果表明,七星瓢虫的CA在TC 199培养液中培养时活性最高。在最适培养条件下CA合成保幼激素(JH)的速度在1—4小时呈直线增加。 七星瓢虫雌虫生殖期CA的活性变化与卵黄发生有相关性。羽化初期CA活性很低,羽化后4—8天CA活性增加,卵母细胞内卵黄沉积开始增多;羽化后8—12天CA活性高峰出现,此时卵母细胞内有大量卵黄沉积;羽化后12—15天CA活性下降,卵完全成熟并陆续出现产卵个体。 食料对七星瓢虫成虫的卵黄发生的影响:取食人工饲料雌虫的CA活性增长缓慢,直至羽化后15天CA活性仍很低,因而抑制了卵黄原蛋白的合成,使卵巢发育缓慢。此种雌虫中CA活性高峰的出现比取食蚜虫的延迟约2倍,前者的产卵前期也较后者延长约2倍。     

家蝇的卵黄发生及其激素调节

用5—15%SDS-PAGE分析表明,家蝇Musce domestica viaina卵黄蛋白由三个亚基组成,其亚基分子量分别为58KD、50KD、48KD.火箭免疫电泳的结果表明,脂肪体、血淋巴和卵巢内卵黄原蛋白的变化具有密切的相关性,卵黄原蛋白在体内最早出现在羽化后30小时左右,然后迅速增加,在羽化后48小时,脂肪体和血淋巴中卵黄原蛋白含量达到最大值,卵巢开始沉积卵黄蛋白在羽化后30小时,到产卵前达到最大值,脂肪体在离体培养条件下,通过测定³H-亮氨酸掺入卵黄原蛋白的量,对不同发育时期家蝇脂肪体合成卵黄原蛋白的能力及激素的调节作用进行了研究,结果表明,羽化12小时后,合成能力迅速上升,48小时时形成高峰,60小时后迅速下跌直至产卵,其合成能力一直维持在低水平,产卵后合成能力又迅速回升,激素处理结果表明,保幼激素可以促进卵黄发生前期和后期家蝇脂肪体的卵黄原蛋白合成,20-羟基蜕皮酮可以大幅度促进卵黄发生期家蝇脂肪体的卵黄原蛋白合成.当二种激素共同处理时,对卵黄发生前期和卵黄发生期的家蝇脂肪体有协同促进作用,而对卵黄发生后期的脂肪体没有这种作用.本文还对家蝇卵黄发生过程中脂肪体、血淋巴和卵巢三者之间的关系及家蝇卵黄发生的激素调节进行了讨论.     

Juvenile hormone analog and injection effects on locust hemolymph protein synthesis

In adult female Locusta migratoria, at about day 8 after eclosion, when vitellogenin (Vg) is first produced as a result of induction by juvenile hormone (JH), the intensity of hemolymph protein electrophoretic bands at about 75 kDa and 20 kDa increases sharply, suggesting that JH may induce additional proteins. A major component of the elevated protein is persistent storage protein (PSP; subunit 74 kDa). Administration of the JH analog, methoprene, to precocene-treated adult locusts was followed by a rise in hemolymph levels of PSP but not in apolipophorin III (19 kDa), identified immunochemically and electrophoretically. The synthesis of PSP in adult fat body was confirmed by incorporation of [³H]leucine. At 48 h after treatment with methoprene, Vg synthesis was induced in females (as previously observed) and synthesis of PSP in both sexes was elevated above controls, while synthesis of apolipophorin III was not stimulated. We conclude that in adult locust fat body the synthesis of several proteins responds in different ways to the JH analog: Vg (and a 21 kDa protein described elsewhere) is induced de novo solely in females; PSP (and a 19 kDa protein described elsewhere) is stimulated in both sexes but is not fully JH-dependent; apolipophorin III is not stimulated. In these experiments, methoprene was administered both by injection in mineral oil and topically in acetone. After injection of mineral oil as a vector control, incorporation into secreted proteins was stimulated at 24 h, presumably due to a wound effect; topical application of acetone avoids this effect and is a preferred route for administration of JH analog. © 1992 Wiley-Liss, Inc.     

七星瓢虫雌成虫卵巢发育不同阶段体内保幼激素的含量

本文以大蜡螟Galleria mellonella(L.)为生测昆虫,应用蜡测定法(Wax test)测定了取食天然食物及人工饲料的七星瓢虫雌成虫在不同卵巢发育阶段体内保幼激素(JH)的含量。取食蚜虫者羽化后8日左右(卵巢管内出现第三卵母细胞,卵黄大量沉积即将排卵),雅虫JH含量达到高峰(593.3G.U.),但一经开始排卵(羽化后约10日左右)保幼激素的含量猛然下降。直至持续产卵达10次的雌虫(羽化后约25日)JH含量仍保持在比较平稳的状态。取食人工饲料者卵巢发育缓慢,羽化30日后不产卵个体的JH水平仍很低,仅及取食蚜虫组高峰的1/6。这一结果证实了JH对七星瓢虫雌成虫卵巢发育及排卵的调控,也指出了取食人工饲料的雌虫产卵率及产卵量明显偏低的重要原因。 在应用蜡测法的过程中肯定了JH浓度与大蜡螟蛾中胸背板保持的部分蛹皮面积之部的关系。     

人工饲料中添加脂类和昆虫保幼激素类似物对七星瓢虫取食和生殖的影响

本文定量测定在人工饲料中加入埴物油和ZR512对七星瓢虫成虫(第一代)的生殖、摄食、生长、食物利用和转化的影响。结果表明:成虫取食加0.1%橄榄油和ZR512的人工饲料时产卵率能达到96.7%产卵前期为8天左右。如果在此基础上分别添加1%的玉米油或豆油时能促进雌虫产卵量的进一步增加,成虫的增重百分率随着生长天数增加持续上升,取食这种人工饲养的成虫除产卵量外,在体重、产卵前期、产卵率三方面都达到或接近取食蚜虫时的水平。 人工饲料中加入橄揽油能刺激成虫的取食,在此基础上加入玉米油或豆油能使食物转化效率显著地提高。人工饲料中加入ZR512时能阻止或打破雌虫的生殖滞育,促进生殖活动。     

Juvenile hormone regulation of vitellogenin synthesis in the red flour beetle,Tribolium castaneum

To elucidate the endocrine regulation of vitellogenin (Vg) synthesis in the red flour beetle, Tribolium castaneum, the titers of juvenile hormone (JH) and ecdysteroids in the whole body of female beetles were measured and compared with Vg mRNA levels. Juvenile hormone levels remained high while the ecdysteroid levels declined steadily during 1–5 days post adult emergence (PAE). The Vg mRNA levels began to increase by the end of 3rd day PAE and peaked by the 4th–5th day PAE. Gene expression profiling by microarray and quantitative real-time PCR analyses of RNA isolated from 1 to 5 days PAE beetles revealed that the genes coding for proteins involved in JH biosynthesis and action, but not those involved in 20-hydroxyecdysone (20E) biosynthesis and action had similar expression patterns as the genes coding for Vg. RNA interference (RNAi)-aided knock-down in the expression of these genes showed that both JH and 20E were required for Vg gene expression. However, Vg mRNA was induced by the application of JH III but not by the injection of 20E into the previtellogenic females. These data suggest that JH is required for Vg synthesis in the fat body and 20E influences Vg synthesis through its action on oocyte maturation.     

Stimulation of vitellogenin production by methoprene in prepupae and pupae of manduca sexta

Denaturing electrophoresis of hemolymph from prepupae of M. sexta showed trace amounts of polypeptides with mobilities corresponding to those of vitellogenin (Vg) apoproteins from adult females. Absence of the polypeptides in allatectomized insects suggested regulation by juvenile hormone (JH). Daily administration of 10 μg of the JH analog methoprene from day 4 of the fifth stage to day 0 of the pupal stage caused accumulation of these polypeptides. They were identified as apovitellogenins (apoVgs) immunochemically with Vg antiserum. Stimulation of Vg in response to methoprene varied with age. In all cases, day 0 female pupae were highly responsive. Vg synthesis was not stimulated when pupae were injected with 20-hydroxyecdysone (20-HE) in addition to methoprene. Methoprene-stimulated Vg synthesis was also abolished by inhibitors of mRNA or protein synthesis (α-amanitin, actinomycin, cycloheximide). This result indicated that methoprene-stimulated Vg accumulation requires gene expression. A Vg cDNA (2.1 kb) obtained by immunoscreening of the λgt 11 library, when used as a radiolabelled probe, hybridized with a 5.1 kb mRNA from total RNA of female fat body. It also hybridized with fat body RNA of normal prepupae and methoprene treated day 0 pupae but not with that of early fifth instars or solvent control pupae. The results indicate that the trace amounts of Vg found in prepupal stages are due to a weak expression of the Vg gene, which is stimulated by JH and repressed by 20-HE. © 1994 Wiley-Liss, Inc.