ABC转运蛋白及其在合成生物学中的应用

ABC转运蛋白(ATP-binding cassette transporter,ABC transporter)作为一种超大膜转运蛋白家族,在大多数生物体中发挥着重要作用。文中从结构特征、转运机制以及生理功能等方面论述了ABC转运蛋白的研究进展,进而着重综述了近些年来ABC转运蛋白在合成生物学领域中的应用,并为今后进一步的研究提出了展望,希望为扩展其应用提供指导。     

ABC转运蛋白结构与转运机制的研究进展

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporter,ABC转运蛋白)是一类跨膜蛋白,其主要功能是利用ATP水解产生的能量将底物进行逆浓度梯度运输。这类跨膜转运蛋白具有保守的功能结构域和多样化的生物学功能,广泛分布于原核和真核生物中。近几年的研究结果表明,人类多种疾病,如免疫缺陷、癌症等,都与ABC转运蛋白病变相关,因此这类转运蛋白结构及转运机制的研究受到广泛关注。现对近几年ABC转运蛋白结构及其转运机制的研究进展进行讨论。     

节肢动物ABC转运蛋白及其介导的杀虫剂抗性

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白（ATP-binding cassette transporter),简称ABC转运蛋白（ABC transporter）,是继细胞色素P450单加氧酶、羧酸酯酶、谷胱甘肽S-转移酶之后又一类参与解毒作用的重要蛋白家族,因其在杀虫剂解毒等方面起着非常重要的作用,近年来逐渐受到广泛关注。ABC转运蛋白是一大类跨膜蛋白,其核心结构通常由4个结构域组成,包括2个高度疏水的跨膜结构域（transmembrane domains , TMD）和2个核苷酸结合域（nucleotide binding domains, NBD）。根据序列相似性和保守结构域,可以把ABC转运蛋白家族分为8个亚家族,每个亚家族的成员数及功能不同。这类蛋白在各种生物体内均有分布,其主要功能包括转运物质、信号传导、细胞表面受体及参与细胞内DNA修复,转录及调节基因的表达过程等。此外,近年来的研究表明,ABC转运蛋白的突变或过表达不仅与节肢动物对化学农药的抗药性密切相关,而且在抗Bt毒素方面也起着非常重要的作用,对转Bt作物造成严重威胁。本文综述了节肢动物ABC转运蛋白的结构,ATP水解介导的作用机制,亚家族的分类、结构及生理功能,以及由ABC转运蛋白介导的抗药性研究进展,旨在深入了解ABC转运蛋白的研究现状及其在节肢动物抗药性方面的作用,为阐明节肢动物抗药性机制提供新的理论依据,对改进农业害虫的抗性监测和治理策略也具有一定的指导意义。     

ABC转运蛋白在植物花器官生长发育中的研究进展

ABC转运蛋白(ATP binding cassette transporter) 是目前发现的最大的蛋白家族之一,其广泛存在于真核生物与原核生物之中,近年来在植物研究领域正受到越来越多的关注。ABC转运蛋白的转运底物种类较为多样,该家族成员几乎作用于植物生长发育的各个阶段,并对植物花器官产生较大的影响。该文对ABC转运蛋白的基本特征及亚家族分类情况进行了总结,重点对近年来国内外有关ABC转运蛋白家族在植物花药和花序轴等花器官生长发育,以及花瓣形态、花色、花香等观赏性状方面的调控功能等方面的研究进展进行了综述,并对ABC转运蛋白在改良植物花色、花香等观赏性状方面的应用潜力进行展望,以期为植物观赏性状的改良提供一定的参考。     

金鱼ABC转运蛋白基因家族成员鉴定及分析

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporter,ABC transporter)基因家族在原核生物和真核生物中广泛存在,该家族蛋白能够利用ATP裂解产生的能量将多种底物转运到膜上,参与多种生物过程,如营养摄入、细胞解毒、脂质稳态、信号转导、病毒防御以及抗原呈递等。目前,鱼类中,只在斑马鱼、斑点叉尾鮰和鲤鱼等少数鱼类中对该基因家族进行了系统的研究,关于金鱼ABC转运蛋白基因家族的详细分析,未见报道。本研究中,我们利用三代结合二代测序技术构建的金鱼转录组参考基因集数据,鉴定出55个ABC转运蛋白基因,通过系统进化分析将它们分为8个亚家族(A^H)。即金鱼ABC转运蛋白基因是由10个ABCA、14个ABCB、13个ABCC、5个ABCD、1个ABCE、4个ABCF、7个ABCG和1个ABCH组成。同时,我们将金鱼与斑马鱼、斑点叉尾鮰和鲤鱼等物种ABC转运蛋白基因家族成员的数目进行比较分析,推测硬骨鱼类特异的第3次全基因复制(3R-WGD)和谱系特异的第4次全基因组复制(4R-WGD)对金鱼该基因家族成员数目的影响。本研究结果为金鱼ABC转运蛋白基因功能的研究提供了理论依据。     

拟南芥ABC转运类蛋白家族的分子进化、表达模式和蛋白功能网络预测分析

ABC转运蛋白又称腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassette transporters),该基因家族是目前已知最大、最古老的蛋白家族之一,在植物中ABC转运蛋白种类繁多、结构复杂、功能多样,涉及植物一切的生命活动过程。本研究系统介绍了拟南芥中131个ABC转运蛋白的亚家族分类、系统命名、蛋白大小以及蛋白亚细胞定位等基因信息,在此基础上,分析了ABC转运蛋白基因在染色体分布以及进化过程中发生的复制事件;其次在47个组织器官或发育阶段中聚类分析了ABC转运蛋白的表达模式和各个亚家族分布规律,结果表明ABC转运蛋白基因的表达具有明显的组织特异性和时空特异性,说明在进化过程中该类蛋白功能也进一步发生分化;我们以花药发育过程为例,说明ABC转运蛋白在花药发育过程中具有较高的协调性,在时空和组织上表达受到严格的调控;最后我们分析了ABC转运蛋白亚家族内部和各个亚家族之间可能存在的蛋白相互作用关系,推测ABC半分子转运蛋白形成同源或异源二聚体发挥功能的可能性,进一步说明ABC转运蛋白在蛋白互作水平上也存在功能多样性和严格的调控关系。     

ABC转运蛋白结构及在植物病原真菌中的功能研究进展

ABC(ATP-binding cassette)转运蛋白是最大的膜转运蛋白超家族之一,其主要功能是利用ATP水解产生的能量将底物进行逆浓度梯度运输.所有生物体都含有大量ABC蛋白.ABC蛋白位于细胞的不同空间,如细胞膜、液泡、线粒体和过氧化物酶体.通常,ABC转运蛋白由跨膜结构域(TMD)和核苷酸结合结构域(NBD)组成,分别与底物和ATP结合.NBD执行与ATP结合和水解,是ABC转运蛋白的动力引擎,TMD识别特异性配体.大多数ABC转运蛋白最初是通过研究生物体耐药性而被发现的,包括多效耐药(PDR)和多药耐药(MDR).本文对ABC转运蛋白的结构及作用机制,以及植物病原真菌中ABC转运蛋白功能的研究进展进行综述.     

ABC转运蛋白的结构与转运机制

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白（ATP-binding cassette transponer,ABC转运蛋白）超家族是一组跨膜蛋白,具有ATP结合区域的单向底物转运泵,以主动转运方式完成多种分子的跨膜转运.ABC转运蛋白的一个亚家族与多药抗性（multidrug resistance,MDR）有关,而多药抗性是临床肿瘤化疗中需要解决的主要问题,所以其结构与转运机制一直是研究的热点.最近几年获得了一些高分辨率的ABC转运蛋白的晶体结构,该文将根据ABC转运蛋白的结构的研究进展对其可能的转运机制进行讨论.     

放线菌中腺苷三磷酸结合盒转运蛋白的研究进展

放线菌由于能产生多种结构新颖、活性独特的次级代谢产物,在医药工业、农业和环境保护上具有重要作用。全基因组测序的数据显示,放线菌中含有数目众多的腺苷三磷酸结合盒(ATP-binding cassette,ABC)转运蛋白基因,在营养摄入、次级代谢产物转运、外源毒素解毒等一系列过程中发挥着重要的作用。本文概述了ABC转运蛋白的结构和作用机制,并结合本实验室的研究工作,对近年来放线菌中ABC转运蛋白的研究进展进行了比较全面的综述,着重介绍了负责次级代谢产物跨膜转运的ABC外排蛋白,并展望了放线菌ABC转运蛋白的研究热点和应用前景。     

肿瘤多药耐药性中的ABC转运蛋白及其调节

ABC转运蛋白是一类利用ATP水解能量,逆浓度方向将一系列化合物转运通过膜结构的膜蛋白,这一类蛋白能转运离子,糖,氨基酸,维生素,多肽,多糖,激素,脂类及生物异源物质.P-糖蛋白(P-gp)、多药耐药相关蛋白(MRP)和乳腺癌耐药蛋白(BCRP)等ABC转运蛋白还具有转运抗癌药物的能力,因此对化疗的有效性有负面的影响.近年来,许多研究涉及到如何逆转由ABC转 运蛋白引起的肿瘤多药耐药性.本文概述了近年来在蛋白水平,mRNA水平或DNA水平上对ABC转运蛋白调控的研究.     

稻虱红单节螯蜂寄生不同虫龄白背飞虱对二者发育表现的影响

【目的】为了解稻虱红单节螯蜂Haplogonatopus apicalis与白背飞虱Sogatella furcifera间的互作关系,开展了稻虱红单节螯蜂在白背飞虱不同龄期寄生时,对寄主及其自身发育表现影响的研究。【方法】在室内25℃条件下,观察了被寄生的白背飞虱各龄若虫及其寄生蜂稻虱红单节螯蜂的发育表现。【结果】白背飞虱2, 3, 4和5龄若虫被寄生后,当龄及其后各龄的历期均显著延长;2和3龄若虫被寄生后,成虫羽化率仅分别为54.29%和60.95%,显著低于在4和5龄若虫被寄生后的成虫羽化率（分别为96.20%和100%）。稻虱红单节螯蜂寄生白背飞虱5龄若虫后的发育历期（23.77 d）显著短于寄生2龄若虫后的发育历期（27.77 d）;寄生3龄若虫的成蜂羽化率最高,为56.19%;而寄生5龄若虫的羽化雄蜂比例最高,为77.12%。【结论】稻虱红单节螯蜂寄生可使白背飞虱若虫发育历期显著延长,白背飞虱2和3龄若虫是稻虱红单节螯蜂发育的适宜寄主。     

六种新烟碱类杀虫剂和三氟苯嘧啶对黄胸蓟马及南方小花蝽的选择毒性

【目的】评估6种新烟碱类杀虫剂和1种新型杀虫剂三氟苯嘧啶对黄胸蓟马Thrips hawaiiensis及其天敌南方小花蝽Orius strigicollis的选择毒性,为杀虫剂与南方小花蝽联合防控黄胸蓟马提供依据。【方法】采用药膜法测定吡虫啉、呋虫胺、氟吡呋喃酮、氯噻啉、烯啶虫胺和噻虫嗪6种新烟碱类杀虫剂及三氟苯嘧啶对黄胸蓟马成虫的毒力及对南方小花蝽5龄若虫的急性毒性,并评估其对南方小花蝽5龄若虫的暴露风险。【结果】供试的7种杀虫剂对黄胸蓟马成虫的半致死用量(median lethal rate, LR₅₀)均低于田间最大推荐用量。氯噻啉对黄胸蓟马成虫的LR₅₀值最低(0.183 g a.i/hm²),显著低于其他杀虫剂;氟吡呋喃酮和三氟苯嘧啶对黄胸蓟马成虫的LR₅₀值分别为3.066和3.949 g a.i/hm²,显著高于其他杀虫剂;两种烯啶虫胺制剂(20%烯啶虫胺可溶液剂和10%烯啶虫胺水剂)对黄胸蓟马成虫的LR₅₀分别为0.327和0.201 g a.i/hm²;两种噻虫嗪制剂(70%噻虫嗪水分散粒剂和25%噻虫嗪水分散粒剂)对黄胸蓟马成虫的LR₅₀值分别为0.970和0.685 g a.i/hm²;不同剂型和含量的烯啶虫胺和噻虫嗪对黄胸蓟马成虫的毒力差异显著。测试的6种新烟碱类杀虫剂对南方小花蝽5龄若虫的LR₅₀值均低于田间最大推荐用量,而三氟苯嘧啶对南方小花蝽5龄若虫的LR₅₀值高于田间最大推荐用量。三氟苯嘧啶对南方小花蝽5龄若虫的毒性最低(LR₅₀>65.736 g a.i/hm²),吡虫啉和呋虫胺次之(LR₅₀值分别为21.317和24.486 g a.i/hm²)。吡虫啉、呋虫胺、三氟苯嘧啶对黄胸蓟马成虫和南方小花蝽5龄若虫具有较高的选择毒性。三氟苯嘧啶和吡虫啉对农田内、农田外南方小花蝽的风险均可接受,氯噻啉和噻虫嗪均不可接受。【结论】黄胸蓟马成虫对6种新烟碱类杀虫剂和三氟苯嘧啶均具极高的敏感性,其中以吡虫啉和三氟苯嘧啶对南方小花蝽5龄若虫的风险较低;三氟苯嘧啶与南方小花蝽兼容性较高,二者在黄胸蓟马的联合防控中具备良好的潜力。     

乙基多杀菌素对草地贪夜蛾幼虫的毒力及对其解毒酶和乙酰胆碱酯酶活性的影响

【目的】为了研究乙基多杀菌素对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda幼虫的毒力及作用机制。【方法】以氯虫苯甲酰胺为对照,采用表面涂抹法测定了乙基多杀菌素对草地贪夜蛾2, 3和4龄幼虫的LC_(50)和LC_(90)。采用酶联免疫吸附法(ELISA),测定不同浓度乙基多杀菌素(0.127, 0.183, 0.250, 0.400和0.572 mg/L)处理48 h后草地贪夜蛾3龄幼虫体内多功能氧化酶(MFO)、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)、羧酸酯酶(CarE)以及乙酰胆碱酯酶(AchE)的活性。【结果】与氯虫苯甲酰胺相比,乙基多杀菌素对草地贪夜蛾幼虫具有更高的毒力,处理48 h后对2, 3和4龄幼虫的LC_(50)值分别为0.21, 0.34和0.59 mg/L, LC_(90)值分别为0.59, 0.75和2.01 mg/L。经过乙基多杀菌素处理后,草地贪夜蛾3龄幼虫体内MFO和AchE活性均表现随着浓度的增加而显著增加,二者均在0.572 mg/L处理时活性最高,分别为52.23和23.98 U/mg pro; CarE活性在低浓度乙基多杀菌素处理(0.127和0.183 mg/L)下相对于溶剂对照(0.1%Tween-80)无显著变化,随着浓度增加至0.400与0.572 mg/L时,其活性显著增加; GST活性表现为随着乙基多杀菌素浓度增加而增加的特点,当处理浓度为0.400与0.572 mg/L时,其活性无显著性差异。【结论】乙基多杀菌素对草地贪夜蛾幼虫的杀虫效果优于氯虫苯甲酰胺,尤其对4龄幼虫效果最为明显;在不同浓度的乙基多杀菌素处理条件下,草地贪夜蛾幼虫体内的CarE, MFO和AchE活性有所增高。     

氰氟虫腙对草地贪夜蛾的毒力与田间防效

【目的】本研究旨在明确氰氟虫腙对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda幼虫的毒力水平和田间防治效果,为科学使用氰氟虫腙防治草地贪夜蛾提供参考依据。【方法】采用饲料混毒法在室内测定了氰氟虫腙与4种常用杀虫剂甲维盐、氯虫苯甲酰胺、虱螨脲和茚虫威对草地贪夜蛾3和6龄幼虫的致死中浓度(LC₅₀)及LC₉₀值,以及LC₉₀浓度的这些杀虫剂对3龄幼虫的致死中时(medium lethal time, LT₅₀)值。采用人工喷雾方法测定了玉米田中22%氰氟虫腙悬浮剂(6.6 g/667 m²)、22%氰氟虫腙悬浮剂(17.6 g/667 m²)、5.7%甲维盐水分散剂(1 g/667 m²)和150 g/L茚虫威悬浮剂(2 g/667 m²)对草地贪夜蛾幼虫的防效。【结果】室内生测结果显示,供试的5种杀虫剂中氰氟虫腙对草地贪夜蛾3和6龄幼虫均具有较高的毒力,其LC₅₀值分别为2.64和4.3...     

乙基多杀菌素多代胁迫对西花蓟马解毒酶活性、发育和繁殖的影响

【目的】乙基多杀菌素是防治蔬菜上西花蓟马Frankliniella occidentalis的首选药剂之一。本研究旨在明确乙基多杀菌素多代胁迫对西花蓟马的影响。【方法】采用浸叶法以LC₂₅浓度的乙基多杀菌素对西花蓟马2龄若虫连续汰选6代后,测定其抗药性和解毒酶活性的变化,并用年龄-阶段两性生命表分析LC₂₅浓度乙基多杀菌素对西花蓟马后代(F₇)生命表参数的影响。【结果】LC₂₅浓度的乙基多杀菌素对西花蓟马2龄若虫连续汰选6代后,与用清水处理的对照相比,抗性倍数达到了6.4倍;F₆代2龄第2天若虫体内羧酸酯酶(CarE)和谷胱甘肽-S转移酶(GSTs)被激活,活性分别增加至对照的1.26和1.21倍;而多功能氧化酶(MFOs)和细胞色素P450酶(P450s)受到明显的抑制,活性分别只有对照的54.00%和51.78%。LC₂₅浓度的乙基多杀菌素胁迫6代不仅造成西花蓟马雌成虫寿命(19.33 d)和单雌产卵量(69.80粒)较对照(分别为21.60 d和83.17粒)显著下降,且后代(F₇)的雌成虫寿命(16.82 d)和雄成虫寿命(8.29 d)较对照(分别为20.28 d和10.86 d)极显著缩短,单雌产卵量(59.23粒)较对照(76.96粒)极显著降低,但雌雄比(2.28)较对照(1.03)显著提高,种群生命参数净增殖率(R₀)、内禀增长率(r)和周限增长率(λ)则无明显变化。【结论】在LC₂₅浓度乙基多杀菌素连续汰选6代内西花蓟马对该药剂的抗性缓慢增长;药剂胁迫不仅对西花蓟马解毒酶活性有不同程度的影响,还对其发育和繁殖具有一定的抑制作用。     

三种杀虫剂亚致死剂量对草地贪夜蛾细胞色素P450基因表达的影响

【目的】为明确杀虫剂亚致死剂量对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda细胞色素P450基因表达的影响。【方法】本研究采用叶片浸渍法测定了3种杀虫剂[氯虫苯甲酰胺、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和苏云金杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)]对草地贪夜蛾2龄幼虫的毒力,以及通过实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR, RT-qPCR)技术测定了这3种杀虫剂亚致死剂量(LC_(10))处理后48 h时草地贪夜蛾2龄幼虫16个P450基因的表达量。【结果】氯虫苯甲酰胺、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和Bt对草地贪夜蛾2龄幼虫的LC_(10)值分别为0.931, 0.283和1 089.688 mg/L。2龄幼虫受LC_(10)氯虫苯甲酰胺胁迫后,13个P450基因(CYP4G75,CYP6AB12,CYP6B50,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP337B5,CYP9A59,CYP9A58,CYP6AE44及CYP6AE43)表达上调,其中CYP6AE44表达量为对照的34.60倍;2龄幼虫受LC_(10)甲维盐胁迫后,11个P450基因(CYP4G75,CYP6AB12,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP337B5,CYP9A58,CYP6AE44及CYP6AE43)表达上调,其中CYP321B1表达量为对照的28.70倍;2龄幼虫受LC_(10)Bt胁迫后,11个P450基因(CYP4G75,CYP6AB12,CYP6AN4,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP337B5,CYP6AE44及CYP6AE43)表达上调,其中CYP6AE44表达量为对照的40.80倍。【结论】草地贪夜蛾2龄幼虫的多个P450基因受这3种杀虫剂亚致死剂量处理后表达上调,其中CYP4G75,CYP6AB12,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP321B5,CYP6AE44及CYP6AE43均能被这3种杀虫剂诱导表达。     

溴氰虫酰胺亚致死剂量对甜菜夜蛾生长发育及体内解毒酶活性的影响

【目的】探讨溴氰虫酰胺对甜菜夜蛾 Spodoptera exigua (Hübner)的亚致死效应,为甜菜夜蛾的综合防治和溴氰虫酰胺的合理使用提供理论依据。【方法】采用饲料混毒法,测定溴氰虫酰胺对甜菜夜蛾3龄幼虫的毒力,确定其亚致死剂量（LC₁₀和LC₂₅）,并分别用该亚致死剂量处理甜菜夜蛾3龄幼虫,研究其对甜菜夜蛾的生长发育和体内3种解毒酶活性的影响。【结果】以LC₁₀ 和LC₂₅剂量处理甜菜夜蛾3龄幼虫后,幼虫生长受到显著抑制,虫重抑制率分别为11.55%和27.68%;LC₁₀和LC₂₅处理组3龄幼虫到化蛹天数分别比对照组延长0.07和0.20 d;化蛹率显著低于对照组（80.93%）,分别为63.89%和49.43%;成虫寿命显著缩短1.11 d和2.08 d;单雌产卵量和卵孵化率也低于对照组。亚致死剂量溴氰虫酰胺处理甜菜夜蛾幼虫后24-96 h,羧酸酯酶活性和谷胱甘肽-S转移酶活性表现出相似的变化趋势,呈先激活升高、后被抑制降低;而多功能氧化酶活性在药剂处理48 h和72 h均受到不同程度的抑制作用,这种抑制作用与浓度成正比。【结论】亚致死剂量的溴氰虫酰胺对甜菜夜蛾的生长发育有显著抑制作用,对其幼虫体内解毒酶活性也有不同程度的抑制作用。     

烟草甲谷胱甘肽S-转移酶基因LsGSTe1的表达及其与甲酸乙酯耐受性的关系

【目的】探究烟草甲Lasioderma serricorne谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase, GST)基因LsGSTe1的分子特性和生物学功能。【方法】在烟草甲转录组数据的基础上,利用RT-PCR技术扩增LsGSTe1基因,并进行生物信息学分析;采用qPCR技术检测LsGSTe1在烟草甲不同发育阶段(低龄幼虫、高龄幼虫、蛹、低龄成虫、高龄成虫)及高龄幼虫不同组织(表皮、中肠、脂肪体、马氏管)中的表达水平,以及在甲酸乙酯熏蒸胁迫后的5龄幼虫中的表达变化。进一步采用RNAi技术沉默烟草甲5龄幼虫LsGSTe1基因,通过生物测定分析烟草甲对熏蒸剂甲酸乙酯的敏感性变化。【结果】获得LsGSTe1基因的全长cDNA序列(GenBank登录号:MN480468),开放阅读框长684 bp,编码227个氨基酸,N端和C端均存在催化保守位点。系统发育分析表明该基因属于GSTs的Epsilon家族。qPCR结果表明,LsGSTe1在烟草甲不同发育阶段均有表达,且在高龄幼虫期的表达量较高;表达部位主要在幼虫脂肪体,其次为中肠和表皮,而在马氏管中的表达量最低。LC_(30)(10μL/L)和LC_(50)(20μL/L)浓度的甲酸乙酯对烟草甲5龄幼虫熏蒸胁迫后,LsGSTe1的表达水平显著升高,分别是对照组的2.96和5.80倍。RNAi结果发现,RNAi 48 h和72 h后,LsGSTe1的表达量分别下降了79.9%和83.0%,沉默效率显著;RNAi 72 h后,dsLsGSTe1注射组与对照(dsGFP组)相比,LC_(50)浓度的甲酸乙酯处理5龄幼虫的死亡率明显提高了32.4%。【结论】推测LsGSTe1基因可能参与了烟草甲对甲酸乙酯的代谢与解毒过程。     

nC22矿物油及其与吡虫啉混用对柑橘木虱的室内毒力评价

【目的】室内评价nC22矿物油单独使用,以及与吡虫啉混用对柑橘木虱Diaphorina citri的毒力,并筛选nC22矿物油对吡虫啉防治柑橘木虱具有增效作用的混配比例,为矿物油防治柑橘木虱的应用提供科学依据。【方法】使用nC22矿物油以及阳性对照nC23和nC28矿物油,采用浸渍法和喷雾法分别检测矿物油对柑橘木虱卵和低龄若虫、高龄若虫、成虫的致死作用,以处理后第7天(卵)和第1天(若虫和成虫)的LC 50值评估毒力。将nC22矿物油与吡虫啉以不同配比混配,测定混配液对低龄若虫的毒力,使用交互测定法、共毒因子(co-toxicity factor,CTF)法和共毒系数(co-toxicity coefficient,CTC)法评价矿物油对吡虫啉的增效作用。【结果】单独使用时,nC22矿物油对卵的LC 50值低于nC23和nC28矿物油;对低龄若虫和高龄若虫的LC 50值与nC23矿物油相当,都低于nC28矿物油;对成虫的LC 50值与nC28矿物油相当,都低于nC23矿物油。与吡虫啉混用时,nC22矿物油与吡虫啉混配比例为3∶7,4∶6和7∶3时,矿物油对吡虫啉有增效作用:交互测定法中柑橘木虱低龄若虫的实际死亡率位于等效线的上方,CTF值分别为34.807,22.655和40.798,CTC值分别为187.410,183.876和222.936。3种混配液中7∶3的混配比例对吡虫啉的增效作用最强。【结论】nC22矿物油对柑橘木虱的毒力高于进口nC23矿物油及传统nC28矿物油,且以适当混配比例混用时nC22矿物油对吡虫啉具有显著增效作用,理论上可大幅减少化学杀虫剂的使用量,可进一步通过田间试验进行验证。     

核受体因子FTZ-F1在斜纹夜蛾响应虫螨腈及辛硫磷胁迫中的作用机制

【目的】本研究旨在揭示昆虫蜕皮激素信号通路上的关键核受体因子FTZ-F1在斜纹夜蛾Spodoptera litura响应虫螨腈和辛硫磷胁迫中的作用机制。【方法】使用生物信息学方法鉴定斜纹夜蛾FTZ-F1基因,并进行序列比对及系统发育树构建;将LC₃₀浓度辛硫磷和虫螨腈浸叶处理的桑叶分别喂食斜纹夜蛾3龄幼虫,并分别收集取食药叶后1, 12, 24, 36和48 h时存活的幼虫,使用qRT-PCR技术检测幼虫体内SlFTZ-F1的表达水平;使用RNAi技术沉默SlFTZ-F1基因,并使用qRT-PCR技术检测注射dsRNA后SlFTZ-F1的表达水平;将LC₃₀浓度虫螨腈和辛硫磷浸叶处理的桑叶分别喂食沉默了SlFTZ-F1的斜纹夜蛾3龄幼虫,喂食后24和48 h统计斜纹夜蛾幼虫死亡率;选取8个斜纹夜蛾谷胱甘肽S-转移酶(SlGST)基因,使用qRT-PCR技术检测沉默了SlFTZ-F1基因的斜纹夜蛾幼虫这些SlGST基因的表达水平。【结果】斜纹夜蛾SlFTZ-F1开放阅读框长1 665 bp,编码555个氨基酸,等电点为6.39,理论分子量61.77 kD,SlFTZ-F1具有DNA结合域、FTZ-F1 box及配体结合域;系统发育分析表明,SlFTZ-F1与草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的SfFTZ-F1聚为一个亚分支。与ddH₂O处理的对照相比,LC₃₀浓度虫螨腈处理后1, 24和36 h以及LC₃₀浓度辛硫磷处理后24和36 h,斜纹夜蛾3龄幼虫SlFTZ-F1的表达量均显著上调。与注射dsGFP的对照组相比,斜纹夜蛾幼虫在注射dsSlFTZ-F1后48 h SlFTZ-F1基因的表达量显著下降;分别将LC₃₀浓度虫螨腈和辛硫磷处理的桑叶喂食沉默了SlFTZ-F1的斜纹夜蛾3龄幼虫,48 h时与对照组相比斜纹夜蛾幼虫死亡率分别显著升高22%和28%;沉默SlFTZ-F1的斜纹夜蛾幼虫8个SlGST基因的表达量均显著下降。【结论】虫螨腈及辛硫磷显著诱导斜纹夜蛾幼虫SlFTZ-F1基因表达,沉默SlFTZ-F1后斜纹夜蛾幼虫对虫螨腈和辛硫磷的敏感性显著升高,解毒酶SlGST基因的表达受到显著抑制,说明发育相关的转录因子FTZ-F1在斜纹夜蛾响应常用杀虫剂胁迫中发挥了重要作用。