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:     

保幼激素类似物对五龄家蚕丝腺发育及蛋白质含量的影响

<正> 为了研究保幼激素类似物对家蚕的生长和产丝的影响、探索激素增丝的生理机制和体内代谢途径、为进一步探讨昆虫激素在蚕业上的应用提供依据,1973至1975年我们研究了五龄期家蚕的丝腺发育情况和其中蛋白质含量的变化以及外源激素对它们的影响。 一、材料与方法 用日东×华合五龄蚕为实验材料,在五龄饷食后96小时喷布Ⅲ号保幼激素类似物,每头3微克的剂量,测定五龄蚕体重和丝腺物质的变化。 在五龄起蚕后开始分别雌雄取样,首先称体重,每5头一组取其平均值。然后将每头蚕的丝腺取出,用0.9％NaCl洗涤,5头一组称取鲜重,然后置于80℃温箱中烤48小时,测其     

家蚕后丝腺亚细胞组分中核酸和蛋白质的分布

丝心蛋白是家蚕后丝腺的分泌产物。在家蚕五龄早期,后丝腺细胞中迅速形成丝心蛋白合成所必需的一些亚细胞结构,在后丝腺细胞质中粗糙内质网迅速增多,平滑内质网迅速形成空泡状或管状。而且生化测定表明,在五岭早期后丝腺中DNA,RNA、蛋白质和脂肪的含量皆迅速增加,这些为在五龄后期丝心院的合成,即为丝心蛋白信息的转录和翻译,提供亚细胞结构和生化代谢的物质基础(Tashiro等1968;赤井弘1973)。因此有必要对家蚕后丝腺亚细胞组分如细胞核、线粒休、微粒体和105,000g上清液中核酸和蛋白质代谢进行研究。本文初步建立一种分离家蚕后丝腺亚细胞组分的差级离心方法,并测定各亚细胞组分中核酸和蛋白质的含量。     

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.     

每期10题

1.欲提高家蚕的吐丝量,可使用下列哪一种激素类似物处理?( ) A.脑激素 B.保幼激素 C.蜕皮激素 D.性外激素 2.蝶蛾类的幼虫对作物危害极大,为了减少农田害虫,可使用下列哪一种激素类似物处理幼虫?( ) A.信息激素 B.保幼激素 C.蜕皮激素 D.脑激素 3.根据肾单位结构示意图回答问题     

家蚕中的5-氧脯氨酸酶及保幼激素类似物对它的影响

本工作首次在家蚕Bombyx mori的马氏管、中肠、丝腺及脂肪体等组织中测到了γ-谷氨酰循环中一个关键酶——5-L-氧脯氨酸酶的活力.该酶以马氏管中活力最高,在蚕的中肠、血淋巴中均存在有游离的5-氧脯氨酸.观察了保幼激素类似物(JHA)处理后,家蚕中肠、丝腺和脂肪体中5-L-氧脯氨酸酶活力的变化,同时观察了血淋巴中5-氧脯氨酸含量的变化.对该酶及γ-谷氨酰循环在蚕体中氨基酸转运上的可能作用进行了讨论.     

家蚕中的5-氧脯氨酸酶及保幼激素类似物对它的影响

本工作首次在家蚕Bombyx mori的马氏管、中肠、丝腺及脂肪体等组织中测到了γ-谷氨酰循环中一个关键酶——5-L-氧脯氨酸酶的活力.该酶以马氏管中活力最高,在蚕的中肠、血淋巴中均存在有游离的5-氧脯氨酸.观察了保幼激素类似物(JHA)处理后,家蚕中肠、丝腺和脂肪体中5-L-氧脯氨酸酶活力的变化,同时观察了血淋巴中5-氧脯氨酸含量的变化.对该酶及γ-谷氨酰循环在蚕体中氨基酸转运上的可能作用进行了讨论.     

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。     

天蚕卵黄发生的激素调控

报告了蜕皮激素和保幼激素对天蚕Antheraea yamamai卵黄发生的调控作用。当单独以20－羟基蜕皮酮或保幼激素类似物methoprene处理,以及同时用这两种激素处理天蚕蛹时,蛹期脂肪体和血淋巴中卵黄原蛋白（Vg)含量明显高于对照,即二对Vg的合成起促进作用。然而,卵巢中卵黄蛋白（Vt)含量则因激素种类而异,以保幼激素处理时明显低于对照,以20－羟基蜕皮酮处理则反之,即前抑制卵巢对Vg的摄取,而后则起促进作用。离体培养脂肪体并以激素处理的结果表明,20－羟基蜕皮酮和methoprene均能促进Vg合成,但前作用更。综合考虑上述结果可以认为蜕皮激素对该蚕的卵黄发生起主要调控作用。     

昆虫保幼激素的生物测定方法

自从威林姆斯[Williams(1956)]成功地从天蚕(Hgalophora cecropia Moth)雄蛾体内提取出昆虫保幼激素以后,迫切需要的是一个简易而准确的保幼激素生物测定的方法。威格斯卧兹[Wigglesworth(1958)]首先提出了用黄粉(虫甲)(Tenebrio molitor L.)测定保幼激素活性的方法。为了鉴别、测定和比较保幼激素的活性,施麦阿来克[Schmialek(1961)]和茹勒(Roller)及布寨克[Bjerke(1965)]又陆续对这种方法加以改进。可以说,天蚕蛾的保幼激素的成功纯化,基本上是通过对黄粉(虫甲)的测定而获得的。从Roller等(1967)对天蚕蛾的保幼激素进行了分离和鉴定结构以来,一些工作者进行了昆虫保幼激素类似物(通称为昆虫生长控制剂)的合成以及利用它作为杀虫剂的一些研究,并认为保幼激素及其类似物在害虫防治上是有希望的。当时,威林姆斯[Williams(1967)]就主张将保幼     

保幼激素的应用和作用原理的研究——家蚕保幼激素粗提物对黄粉虫的生物效应

昆虫保幼激素类似物在我国蚕区的试用,已取得了显著成绩,使蚕丝量增产约 5—10％。近十几年来,国外一些试验证明,用交配过的天蚕蛾(Hyalophoracecropia)雄虫腹部乙醚粗提物对黄粉虫(Tenebrio mo-litof L.)1—25小时的蛹有生物活性(Roller和Bjerke,1965)。黄粉虫是一种仓库害虫,结合我国情况,家蚕雄蛾腹部和家蚕蛹油是否也有保幼激素的生物活性?我们于1972年进行了实验,证明家蚕雄蛾腹部含有保幼激素的活性,在较高剂量作用下,能抑制黄粉虫蛹的变态,甚至脱皮后仍保持蛹状,这一结果在生物学上是有一定意义的。本文并对保幼激素在黄粉虫中的生物效应,进行了对比分析,建立了生测的系统指标。     

七星瓢虫的卵黄发生:保幼激素类似物对卵黄原蛋白合成的调节

本文用脂肪体体外培养方法,研究了取食天然食物和基础人工饲料的七星瓢虫雌虫中卵黄原蛋白、其他分泌蛋白和RNA合成的发育期变化,以及保幼激素类似物ZR-512的调节作用。结果表明:(1)取食蚜虫的雌虫脂肪体羽化后3天即开始合成卵黄原蛋白。11天时合成急剧上升,13天到达最高峰。脂肪体RNA的合成随发育天数而逐渐上升,第9天出现高峰。(2)取食基础人工饲料的雌虫脂肪体合成卵黄原蛋白的能力很弱;在羽化后20天内一直停留在极低的水平,所合成的卵黄原蛋白仅为取食蚜虫时合成高峰的3%。其他分泌蛋白的合成被抑制的程度小得多。脂肪体的RNA合成也一直比较低。(3)取食基础人工饲料的雌虫点滴或喂食ZR-512后,卵黄原蛋白的合成在高峰期比对照组分别增加44倍和67倍。而其他分泌蛋白的合成仅比对照组提高近3倍,表明保幼激素对卵黄原蛋白合成有特别明显的促进作用。激素处理后脂肪体RNA的合成比对照组提高6—7倍,证明保幼激素作用于转录水平。     

保幼激素合成的研究进展

保幼激素 (juvenile hormone,JH) 是通过甲羟戊酸途径合成的一类倍半萜化合物。以昆虫中普遍存在的JH Ⅲ为例,从分子水平上概述了JH合成途径中的各种酶,并对其中的两个关键酶：羟甲基戊二酰辅酶A还原酶和保幼激素酸甲基转移酶作了详细介绍。还从家蚕基因组数据库(http://silkworm.genomics.org.cn)中推测出了JH合成途径中大部分酶的编码基因,初探了JH合成的调节机制,讨论了JH合成的研究趋势。     

应用昆虫激素类似物增加桑蚕产丝量的研究

1973年在春季试验的基础上,秋期继续进行了昆虫保幼激素类似物增加桑蚕产丝量的研究,并初步研究了植物性昆虫蜕皮激素与保幼激素的配合使用,结果如下: (1)喷布保幼激素类似物3号后,蚕体叶丝转化率与对照差异不大,这和春季结果相符。五龄每小时的产茧层量和食下量的成丝率,激素处理区与对照区均无明显差异。食下干物的总量则前老明显超过后者。但喷布激素后的三天左右时间内处理区的食下量却低于对照区;当对照区见熟后,处理区食下量继续增加。故在激素处理后的三天左右时间内,适当控制用桑是增产和减少桑叶消耗的主要关键之一。 激素处理后三天左右时间内,绢丝物质的生成和体重增加速度均低于对照区,淀粉酶活性也低于对照区。这与食下量变化的规律一致。蛋白水解酶活性的变化与淀粉酶基本相似,但亦具有自己的特点。 (2)保幼激素类似物3号喷布于五龄蚕体后,茧丝长、茧丝量、解舒丝长及有绪率等均明显增高,拉力和抱合显著改善,切断次数减少,匀度、净度、清洁、茸毛等均与对照区相仿,纤度略有偏租的倾向。以上结果与春季试验一致。多次试验结果亦证明在喷布时间和喷布剂量适当的情况下,对蚕丝解舒并无不良影响,但剂量过高,则有导致解舒率下降的危险。 (3)牛膝蜕皮激素和百日青甾酮都具有缩短龄期的生理活性。添食蜕皮激素的时间以见熟5—10%为宣。添食剂量以2—5微克/头为妥。在适当时间添食适当剂量的蜕皮激素可促使上簇齐一,缩短龄期半天左右,对茧质并无影响。但若添食时间过早,则有引起茧层量下降的危险。蜕皮激素与保幼激素配合使用,不但能促使蚕儿老熟齐一,上簇集中:而且茧层量与单独使用保幼激素相仿,丝质也无明显影响,今后在农村生产中,将有广阔的实用前途。     

家蚕丝腺细胞模板活性染色质中丝质基因的检测

以家蚕(Bombyx mori)丝质基因中具有高度特异性的核心区重复单元合成光敏生物素标记的DNA探针;利用斑点滤膜杂交及亲和素——酶联系统显色,检测出家蚕五龄末期(第6—7天)后部丝腺细胞模板活性染色质中富含丝质基因。在以相应的非模板活性染色质和全染色质作为对照下,测得丝质基因占模板活性染色质DNA的0.02%左右,相当于全基因组中含量的10倍。这一结果为模板活性染色质介导的基因转移提供了强有力的的分子生物学证据,说明利用模板活性染色质选择性地分离和转移某些目的基因是完全可能的。