家蚕蛹变态期丝腺组织的退化与细胞凋亡特征

利用形态学观察方法、分子生物学检测方法以及20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone)和放线菌酮(cycloheximide)体外培养方法, 研究了家蚕Bombyx mori 蛹变态期丝腺组织的退化与细胞凋亡特征。显微镜的观察显示家蚕丝腺的逐渐退化发生在吐丝期间。DNA梯度电泳的分析表明程序性细胞死亡(programmed cell death)可能伴随发生在丝腺的退化过程中。在离体培养条件下, 用20-羟基蜕皮酮处理5龄第6天幼虫的丝腺, 导致的细胞凋亡提前于对照, 提示在进入蛹变态期前, 20-羟基蜕皮酮提早激发了介导家蚕丝腺细胞凋亡与水解机制的遗传调控级联系统。上述结果表明, 20-羟基蜕皮酮能够诱导家蚕丝腺组织在蛹变态期发生程序性细胞死亡。     

昆虫变态发育过程中的细胞自噬和凋亡

在昆虫变态期,幼虫组织发生退化或消亡,原因在于蜕皮甾醇激素（ecdysteroid）,即通常所说的蜕皮激素,诱导这些组织的细胞发生了自噬(autophagy)和凋亡(apoptosis)的程序性细胞死亡(programmed cell death,PCD)。一般情况下,自噬途径构成一种饥饿应激适应性以避免细胞的死亡,表现为低水平Cvt泡(Cvt vesicle)和自噬体(autophagosome)对部分胞质溶胶、蛋白聚集体和细胞器的吞噬和降解。昆虫进入变态发育时,由于蜕皮激素的激活,由遗传级联系统调控的PCD机制被启动,低水平的常态自噬转入高水平的自噬并同时诱发凋亡,细胞进入不可逆的死亡,导致幼虫组织在变态期退化或消亡。对果蝇Drosophila变态期PCD机制中最重要的发现是:（1）在自噬发生的PI3KⅠ- Tor 和 PI3KⅢ的分子通路中,由自噬相关蛋白Atg1引发的高水平自噬能够诱导凋亡;（2）蜕皮激素诱导表达的βFTZ-F1,E93,BR-C,E74A等转录因子不但激活凋亡的Caspases通路,还能诱导自噬的发生。     

大豆籽粒镉积累QTL的整合及其分子标记的验证

该研究在收集大豆籽粒镉积累定位信息的基础上,通过参考图谱分子标记比较整合已有的定位信息,进一步在‘中黄24’(籽粒高积累镉)与‘华夏3号’(籽粒低积累镉)衍生的(F6:7)重组自交系群体中,对大豆籽粒镉积累的QTL位点及其分子标记进行验证。结果表明,在不同群体中定位的籽粒镉积累2个主效QTL(Cda1和Cd1)位于第9染色体同一区域;该区段内候选基因GmHMA1的点突变,在籽粒镉积累不同的‘中黄24’和‘华夏3号’之间是一致的;该位点与‘中黄24’和‘华夏3号’各器官的镉浓度并无连锁关系。研究认为,‘中黄24’与‘华夏3号’间籽粒镉积累差异由其它位点控制,需要利用该重组自交系群体进行全基因组定位。     

黑腹果蝇抗真菌肽基因Drs和Drs-lC 的原核可溶性表达及抗真菌活性测定

Drosomycin （Drs）是第1个从黑腹果蝇Drosophila melanogaster体内鉴定发现的昆 虫抗真菌肽因子。它对细菌无明显的抗性,但对丝状真菌具有高效广谱的抑杀作用。此外, 在黑腹果蝇基因组还存在着Drs的另外6个同系物的基因序列,其中同系物Drosomycin-lC（Drs-lC）的抗真菌谱仅次于Drs。将Drs抗真菌肽基因(Drs)和同系物Drs-lC基因（Drs-lC）进行可溶性表达,对果蔬等农产品防腐保鲜的研究有应用前景。本实验将Drs和Drs-lC分别克隆到硫氧还蛋白（Trx）融合表达载体pThiohis A中,转化宿主菌TOP10,进行可溶性表达,并从诱导表达的菌液起始浓度、IPTG的诱导浓度及诱导时间等方面进行了表达条件的优化。结果表明2种融合蛋白Trx-Drs和Trx-Drs-lC大部分以可溶形式表达,可溶性表达的Trx-Drs在上清液中约占菌体总蛋白的22％。2种融合蛋白的表达产物经 Ni-NTA亲和层析得到纯化。生测结果表明, 2种融合蛋白分别对8种供试真菌中的5种真菌显示明显的抗性。     

黑腹果蝇抗真菌肽Drosomycin同系物的免疫原性和抗真菌活性

通过黑腹果蝇 Drosophila melanogaster抗真菌肽Drosomycin（Drs）及其同系物Drs-lC和Drs-lE的抗体制备及Western blotting 结果,分析了Drs同系物的免疫原性与其抗真菌活性的关系。研究采用了2种技术路线,分别将Drs、Drs-lC和Drs-lE 基因构建成与细胞生长因子基因 afgf 融合的重组表达质粒 pET-afgf-Drs、pET-afgf-C和pET-afgf-E,以及通过基因同向串连获得重组表达质粒 pRSET-2Drs、4Drs、6Drs 和 pRSET-2E、4E、6E,并将这些重组表达质粒转化到BL21（DE3）plysS受体菌进行诱导表达。分离纯化后的融合蛋白afgf-Drs、afgf-C和afgf-E 以及串连蛋白 4 Drs、4 Drs-lE分别免疫小白鼠获得相应的抗血清。Western blotting免疫原性检测结果表明,Drs及其同系物与各自的抗血清具有强的免疫反应,同时相互间也有交叉免疫反应,提示它们具有相似的主要抗原决定簇,这些抗原决定簇可能与抗真菌活性无关。同系物之间抗真菌活性的差异可能来源于某些细微结构上的差异。     

家蚕拟抗微生物肽Gloverins基因（Bmglv）的原核表达及抗菌活性鉴定

家蚕Bombyx mori基因组全测序于2004年完成后,由家蚕基因组注释发现了35条拟抗微生物肽基因序列。本研究选取其中的5条Gloverins同系物（isoforms）基因(BmglvB,BmglvA2 ,BmglvA3,BmglvA5和BmglvA6 ),克隆至pET-21d载体,转化Escherichia coli Rosetta^TM（DE3）宿主菌进行表达;克隆表达的5个家蚕Gloverins同系物基因大部分以可溶形式表达,经Ni-NTA亲和层析纯化和Sephadex G-10脱盐处理后,采用平板孔穴抑菌法测定其抗菌活性。结果表明：注释发现的5条家蚕拟抗微生物肽Gloverins同系物基因,具有与在其他昆虫中已鉴定报道的Gloverin相似的抗革兰氏阴性细菌的功能,实验确认了它们就是家蚕Gloverins抗微生物肽基因。     

蜕皮激素对家蚕脂肪体中BmATG8蛋白亚细胞定位与细胞核皱缩的调控

【目的】昆虫脂肪体是物质合成代谢、先天免疫的重要器官。ATG8蛋白的亚细胞定位是细胞自噬的主要指标之一,细胞核皱缩是细胞凋亡的形态标记之一,目前家蚕 Bombyx mori 中尚未在蜕皮和变态发育进程中对BmATG8蛋白的细胞生物学变化进行观察。本研究旨在同时检测家蚕脂肪体细胞中BmATG8蛋白亚细胞定位和细胞核皱缩的时空变化,研究蜕皮激素(20E)信号对两者的调控作用。【方法】利用免疫荧光和Hoechst染色方法,分别在家蚕幼虫4龄第2天至预蛹第2天、5龄第2天幼虫注射20E (10 μg/头)后以及对游走期幼虫脂肪体中20E受体基因 usp 进行RNAi后,检测家蚕脂肪体中BmATG8蛋白定位和细胞核形态变化。【结果】在家蚕幼虫蜕皮和幼虫-蛹变态发育时期,BmATG8蛋白高水平存在于脂肪体细胞中,同时细胞核发生皱缩。在正常摄食时期,20E处理(10 μg/头)能够诱导细胞中大量出现BmATG8蛋白且存在于细胞质中并诱导细胞核皱缩。对 usp 基因进行RNAi后,脂肪体细胞内的BmATG8蛋白显著减少,同时细胞核皱缩减弱。【结论】家蚕BmATG8蛋白不仅在幼虫-蛹变态时期细胞质中大量存在,而且在幼虫蜕皮时期也大量表达,与细胞核的皱缩同时出现,BmATG8蛋白在细胞质中的定位与细胞核皱缩两者均受到 20E信号通路的调控。本研究为BmATG8蛋白功能及其调控机制的深入研究提供了重要的科学依据。     

果蝇抗微生物肽基因的免疫诱导模式

果蝇作为一种模式昆虫,为研究昆虫和人类的先天免疫发挥了重要作用。目前对果蝇体内免疫诱导产生的抗微生物肽多基因家族在分子进化、抗菌功能的分子特征和免疫诱导表达的信号传递机制等方面的研究进展,进一步加深了人们对昆虫乃至其他动物和人类先天免疫模式的认识,为研究其他昆虫特别是作为主要农林害虫的鳞翅目昆虫的先天免疫机制发挥了重要作用。本文集中对黑腹果蝇Drosophila melanogaster抗微生物肽及其免疫模式的研究结果和最新进展进行了介绍,其中包括作者近几年的研究结果。     

果蝇蜕皮激素诱导程序性细胞死亡的遗传调控因子

近年来关于果蝇程序性细胞死亡（programmed cell death, PCD）的研究结果表明,在果蝇的变态发育过程中,蜕皮激素与受体结合后诱导转录因子的表达。这些转录因子作为程序性细胞死亡调控网络中的初、次级应答信号,激活凋亡诱导因子Reaper、Hid和Grim的表达。Reaper、Hid和Grim进而阻止凋亡蛋白抑制因子的活性,从而启动半胱氨酸蛋白酶caspase途径,引起细胞凋亡（apoptosis）。该文综述了蜕皮激素诱导的果蝇程序性细胞死亡中各遗传调控因子之间的关系。     

RNA干扰对家蚕丝腺蜕皮激素相关基因表达的影响

昆虫变态发育过程中,蜕皮激素通过一系列的激素相关转录因子进行信号的转导和放大,从而完成对生长变态发育的调控,其中蜕皮激素受体(EcR)及转录因子BR-C和E74A可能作为早期因子发挥作用.为了研究这3个早期转录因子在鳞翅目昆虫中的功能,本研究采用体外合成dsRNA的方法,将合成的dsRNA分别注射熟蚕期的家蚕Bomby...