昆虫体内储存蛋白的研究进展

储存蛋白是昆虫体内普遍存在的一种特异性血淋巴蛋白 ,通常在幼虫的脂肪体内合成 ,释放进入血淋巴中。化蛹时 ,又被脂肪体选择性吸收 ,作为氨基酸的贮存库对成虫变态发育和雌性卵发育起着重要的作用。该文介绍了昆虫体内储存蛋白的特性、功能、及调节机制。     

昆虫纲八个常见目肺结构的普遍性验证

昆虫的肺是由加拿大昆虫学家Locke提出的, 这是昆虫生理学领域的一个新概念。本文从组织学和解剖学方面研究了8个目37个科的62种昆虫中肺的结构。结果表明: 代表种棉大卷叶螟Sylepta derogata及粘虫Leucania separata蛹和成虫无肺结构。在鳞翅目幼虫中肺普遍存在, 且随着由低等向高等进化, 肺结构也表现出一个由不太清楚到清楚, 最后到十分清楚的进化过程。直翅目、螳螂目、同翅目、半翅目、鞘翅目、双翅目和膜翅目蜜蜂科的这些常见种的若（幼）虫虽没有明显肺结构, 但其气管表现出由简单到复杂的进化趋势; 膜翅目叶蜂科幼虫的气管具有肺功能。在这8个常见目中肺呈现出一个由无到有的进化趋势。     

蛋白酶抑制剂对梨小食心虫幼虫中肠蛋白酶活性的影响

【目的】梨小食心虫Grapholitha molesta(Busck)是一种危害极其严重的果树害虫。中肠蛋白酶在昆虫生长发育过程中起着重要作用。本研究测定梨小食心虫幼虫中肠内蛋白酶活性的最适p H、蛋白酶抑制剂和激活剂对蛋白酶活性的作用,为利用蛋白酶抑制剂防治该害虫提供新思路。【方法】提取梨小食心虫3龄幼虫中肠液,利用酶专性底物测定各蛋白酶在3种不同缓冲溶液中的最适p H(dd H2O为对照)、蛋白酶抑制剂和激活剂对中肠蛋白酶活性的影响,同时测定饲喂蛋白酶抑制剂(PMSF,TLCK,TPCL和STI)后梨小食心虫中肠蛋白酶活性的变化。【结果】梨小食心虫幼虫中肠总蛋白酶在Tris-HCl,KH2PO4/Na OH和Glycine/Na OH 3种缓冲液中最适p H分别为10.5,11.0和11.0,强碱性胰蛋白酶的最适p H分别为10.5,11.0和11.0,弱碱性胰蛋白酶的最适p H分别为8.5,9.0和9.0,胰凝乳蛋白酶的最适p H分别为8.5,9.0和9.5。5种蛋白酶抑制剂(DTT,PMSF,TLCK,TPCL和STI)中,除TLCK对凝乳蛋白酶激活外,其他蛋白酶抑制剂对4种蛋白酶均表现为抑制,且浓度越大抑制效应越明显。抑制剂DTT对总蛋白酶和弱碱性胰蛋白酶的抑制效果高于其他抑制剂。4种蛋白酶激活剂(Mg Cl2,Ca Cl2,EDTA和EGTA)中,Mg Cl2抑制总蛋白酶和胰凝乳蛋白酶活性,而激活胰蛋白酶活性;Ca Cl2激活总蛋白酶和弱碱性胰蛋白酶活性,而抑制强碱性胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶,EDTA对4种蛋白酶均表现为抑制,EGTA除对强碱性胰蛋白酶表现为激活外,对另外3种蛋白酶表现抑制。用蛋白酶抑制剂PMSF,TLCK,TPCL和STI饲喂梨小食心虫幼虫,各抑制剂均可抑制4种蛋白酶活性,且在不同取样时间抑制水平不同。其中STI(50μg/m L)对4种蛋白酶的抑制效果高于其他抑制剂,且浓度越大抑制效应越明显。10,20和50μg/m L STI 3种浓度处理组,在取食后4 h时,4种蛋白酶活性升高,且上升程度与STI浓度有关;酶活性在20μg/m L STI处理后48 h,50μg/m L STI处理后60 h时最低,抑制剂STI表现出持效性。【结论】蛋白酶抑制剂对梨小食心虫幼虫中肠蛋白消化酶的活性具有一定的抑制作用,其中大豆胰蛋白酶抑制剂STI在害虫防治中具有极其重要的应用价值。     

梨小食心虫幼虫中肠中高表达消化酶和解毒酶基因的筛选

【目的】挖掘梨小食心虫Grapholita molesta幼虫中肠中高表达消化酶和解毒酶基因,为今后研究以肠道为靶标的新型农药和转基因作物提供理论依据。【方法】基于梨小食心虫4龄幼虫中肠转录组高通量测序数据的FPKM值,筛选高表达基因,进行GO功能注释和KEGG通路富集分析,并使用BLAST软件进行比对筛选高表达的消化酶和解毒酶基因,利用MEGA对这些高表达的消化酶和解毒酶及其他鳞翅目昆虫的同源蛋白进行系统发育分析。利用qRT-PCR技术对梨小食心虫幼虫不同龄期中肠中的高表达代表性消化酶和解毒酶基因表达量进行定量分析和验证。【结果】在GO数据库中注释了103 677个在梨小食心虫4龄幼虫中肠中高表达基因,包括细胞组分、分子功能和生物学进程三大类功能共41个分支。KEGG通路分析表明,10 846个高表达基因参与了5类生化代谢通路。筛选到具有完整开放阅读框的消化酶基因17个［5个胰蛋白酶(trypsin, TRY)基因、3个氨肽酶(aminopeptidase, APN)基因和9个羧肽酶(carboxypeptidase, CP)基因］和解毒酶基因32个［11个谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase, GST)基因、13个细胞色素P450(cytochrome P450, CYP450)基因和8个羧酸脂酶(carboxylesterase, CarE)基因］。系统发育分析结果表明,梨小食心虫的消化酶同源聚类分支较为分散,GSTs和CYP450s分支聚类较为集中,但都至少与1个鳞翅目昆虫同源蛋白聚在一支。qRT-PCR验证结果表明,消化酶和解毒酶基因在不同龄期梨小食心虫幼虫中肠中的表达量差异显著,表达量均在4龄幼虫期最高。【结论】本研究成功筛选和验证部分梨小食心虫幼虫中肠中高表达的消化酶和解毒酶基因,明确其与鳞翅目其他昆虫同源蛋白的进化关系。研究结果为鳞翅目其他近缘昆虫的转录组分析和以肠道为靶标的害虫防治提供了参考。     

五种寄主植物对甜菜夜蛾幼虫中肠蛋白酶活性的影响

甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)是重要的多食性、暴食性农业害虫之一。其寄主广泛,可危害禾谷类、甜菜、蔬菜、棉花等作物及杂草。昆虫中肠胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶在昆虫消化和生长发育中起重要的作用。本研究分别用辣椒、豇豆、玉米、甘蓝、反枝苋5种寄主植物饲喂甜菜夜蛾幼虫,利用酶专性底物分别测定了甜菜夜蛾幼虫中肠总蛋白酶活性、强碱性胰蛋白酶活性、弱碱性胰蛋白酶活性和胰凝乳蛋白酶活性。结果表明:甜菜夜蛾中肠总蛋白酶活性、强碱性胰蛋白酶活性、弱碱性胰蛋白酶活性以及胰凝乳蛋白酶活性在不同寄主植物之间存在显著差异,取食反枝苋甜菜夜蛾各中肠蛋白酶活性均高,取食甘蓝的各中肠蛋白酶活性均低,而取食玉米、豇豆、辣椒居中且活性差异不显著。取食同一寄主植物(反枝苋或甘蓝)不同龄期甜菜夜蛾幼虫的中肠蛋白酶活性也各不相同,随着龄期的增加,各中肠蛋白酶活性总体呈下降趋势,2龄幼虫的酶活性偏高,而5龄的酶活性显著低于其他龄期的酶活性。本研究明确了不同寄主植物对甜菜夜蛾幼虫中肠蛋白酶活性的影响,结果对明确甜菜夜蛾对寄主的适应性及对以中肠蛋白酶为靶标的害虫防治具有一定参考价值。     

棉铃虫围食膜蛋白的电泳分离技术

比较了棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)围食膜不同处理方法,不同围食膜数量,在不同电泳下的分离效果,筛选最佳的围食膜蛋白分离技术。结果表明:冷冻干燥与非冷冻干燥处理围食膜后进行SDS-PAGE电泳分离效果基本相同,建议使用冷冻干燥后处理较好。取1、3、5条围食膜进行SDS-PAGE电泳,都能将围食膜蛋白分离,且分离效果基本一致,建议5条围食膜最合适,具有可靠性和代表性。浓缩胶为5%、分离胶分别为8%、10%和12%时棉铃虫围食膜的SDS-PAGE电泳分离效果差异不大,而分离胶为12%时效果较好。无水三氟利克酸处理围食膜后进行NuPAGE电泳,分离出的围食膜蛋白大约30多种,远远超过上述方法分离的16²0种,且需要的围食膜材料少,分离效果最佳,但费用高。     

粘虫和棉大卷叶螟幼虫体内肺结构的存在与功能验证

加拿大昆虫学家Locke提出鳞翅目幼虫体内有一个适应血细胞进行气体交换的肺结构。本文以Locke的研究为依据, 运用电镜及其他化学方法, 观察和研究了粘虫Leucania separata及棉大卷叶螟Sylepta derogata幼虫的肺结构和功能。结果表明: 肺存在于第8腹节的气管处, 该气管分支细短而丰富, 形成气管簇。亚甲基蓝标记血液发现, 血流方向为由前向侧后方向, 流经第8腹节和臀腔, 最后流回心脏。第8腹节气管簇的管壁比其他各节都薄, 且管壁内膜具有更多适合运动的细管, 这有利于气体的通透。正常情况下, 气管簇处有各种各样的血细胞聚集, 当缺氧胁迫时有大量的血细胞从组织中释放, 通过变形而紧贴气管簇, 以利于气体的交换。这些特征都与高等动物的肺功能相似, 因而判断此结构存在肺的功能。     

微波辐射对桃蚜生长发育和繁殖的影响

【目的】研究筛选对桃蚜Myzus persicae有致死作用的安全微波频率和照射时长,以为探究新型物理防蚜技术,弥补化学防治上的缺陷提供参考依据。【方法】在暗箱中,应用微波发射仪分别发射1375, 2 750, 5 500和11 000 MHz 4个不同频率的微波照射桃蚜1日龄无翅成蚜,每个频率的照射时长分别为15, 30, 60和120 s;照射后在人工气候箱中饲养,分别于照射后8, 24, 48和72 h观察其生长发育及繁殖状况,统计桃蚜死亡率、繁殖力(累计产蚜量)及子代有翅蚜率。【结果】4个不同频率的微波分别在4个不同照射时长下,对桃蚜1日龄无翅成蚜的死亡率、繁殖力和子代翅型分化都有不同程度的影响。照射后72 h, 5 500 MHz微波照射时间为15 s时对桃蚜1日龄无翅成蚜的致死作用最强,死亡率达到55.00%,在照射时间为30和120 s时可抑制子代桃蚜向有翅蚜的分化。2 750 MHz微波照射30和60 s时促进桃蚜1日龄成蚜繁殖,照射30 s时繁殖力最强,而照射15和120 s时却表现为抑制繁殖,且2 750 MHz微波照射30 s能抑制子代桃蚜向有翅蚜分化。【结论】微波辐射能够影响桃蚜1日龄成蚜的存活、繁殖和子代翅型分化。本研究初步筛选出了对桃蚜1日龄无翅成蚜有致死作用的微波频率和照射时长。