叉头转录因子1基因FOXO1的特征及其在葱蝇夏滞育前期蛹体内糖脂代谢中的作用(英文)

【目的】克隆和鉴定葱蝇Delia antiqua叉头转录因子1基因,探究其在葱蝇夏滞育前期蛹体内糖代谢和脂代谢中的作用。【方法】本研究基于葱蝇转录组数据利用3′RACE法克隆叉头转录因子1基因的全长开放阅读框;利用生物信息学法分析了该基因编码蛋白的序列特征、保守结构域和二级结构,并采用最大似然法对其与其他13种昆虫来源的同源序列进行了聚类分析。通过RNA干扰技术沉默目的基因后,采用实时定量PCR法分析葱蝇夏滞育前期蛹体内目的基因下游脂肪酶brummer基因(DaBmm)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(DaDepck)的表达规律,并对甘油三脂(TAG)、海藻糖和葡萄糖含量及总脂肪酶的活性变化进行分析。【结果】克隆得到了葱蝇叉头转录因子1基因DaFOXO1 (GenBank登录号: MG813258),其编码蛋白含有619个氨基酸,具有典型的叉头DNA结合域,核定位信号,2个14-3-3结合区和1个富含谷氨酰胺区;DaFOXO1与铜绿蝇Lucilia cuprina FOXO1蛋白的氨基酸序列有87%的一致性,并与其聚为一支。干扰葱蝇夏滞育前期蛹DaFOXO1后,8-20 h间可显著抑制DaBmm基因的表达,12-24 h间可显著影响TAG含量和总脂肪酶的活性,8-20 h(16 h除外)间可显著降低DaPepck的表达,但对葡萄糖和海藻糖的含量没有显著影响。【结论】本研究结果表明海藻糖和葡萄糖的积累在化蛹前已完成;DaFOXO1对DaBmm和DaDepck基因的表达调控可能有利于葱蝇夏滞育前期蛹体内的脂肪积累。同时也表明靶向Bmm依赖性脂类水解过程及其下游因子可为打破昆虫滞育提供一种有效策略。     

家蝇幼虫抗菌相关蛋白/多肽的诱导及抗菌活性分析

对家蝇Musca domestica 3龄幼虫进行针刺、带菌针刺、热激和超声4种处理,并于处理后不同时间分别收集提取家蝇幼虫体内耐热总蛋白,比浊法测定其抗菌活性,经逐步回归分析确定抗菌相关蛋白/多肽。结果表明,4种处理均能诱导家蝇幼虫产生抗菌物质,其中表观分子量为22 kD的蛋白对藤黄微球菌和大肠杆菌均有抗菌作用,50 kD,13 kD,26 kD,7 kD的蛋白抗菌活性具有专一性。还发现一种37 kD的蛋白对抗菌活性有负作用,推测它可能是促进细胞生长的物质。     

家蝇攻击素(Attacin)基因的克隆与表达

通过同源克隆策略并结合cDNA末端快速扩增(RACE)技术,克隆到了编码家蝇攻击素(Attacin)基因的全长cDNA序列(GenBank登陆号：AY460106),并对相应的氨基酸序列进行了序列比对,对系统关系等进行了生物信息学分析。家蝇Attacin的cDNA全长778bp,其中包括627bp的开放式读码框(ORF),44bp的5’末端非编码区(5’UTR)和107bp的3’末端非编码区(3’UTR),相应的蛋白产物含208个氨基酸,与其他双翅目昆虫的Attacin具有很高的相似性,约50％-70％。以邻接法(Neighbor-Joining,NJ)所构建的系统关系表明,家蝇的Attacin与其他双翅目昆虫的Attacin起源于共同的祖先。应用半定量RT-PCR的方法,研究家蝇幼虫在受到外源刺激后Attacin基因的表达,结果表明,在家蝇幼虫体内Attacin基因呈诱导型表达,表达水平随诱导时间和诱导源的不同而变化。     

葱蝇非滞育与夏滞育蛹蛋白的双向凝胶电泳比较分析

【目的】比较分析葱蝇Delia antiqua非滞育与夏滞育蛹的蛋白表达差异, 为进一步揭示昆虫滞育的分子调控机理和昆虫防治提供理论基础。【方法】以非滞育和夏滞育的蛹为材料, 提取总蛋白; 进行双向凝胶电泳和凝胶图像分析, 对并差异蛋白质进行MALDI-TOF MS质谱鉴定, 获得该点的质量指纹图谱; 利用MASCOT软件在NCBI和SWISS PORT蛋白质数据库中进行搜索鉴定。【结果】非滞育和夏滞育蛹的蛋白表达存在显著差异。通过质谱鉴定和生物信息学分析, 13个差异表达的蛋白质分别为胶原蛋白、 纺锤丝组装非正常蛋白6(SAS6)、 5,10-亚甲基四氢叶酸合成酶(MTHFS)、 Bnb蛋白(bangles and beads)及其他功能未知蛋白。【结论】葱蝇在夏滞育时期, 蛹体内的某些蛋白被上调或下调表达。本研究所鉴定的蛋白中, 部分可能是参与滞育相关的蛋白质网络中的成员, 它们可能在抗高温、 染色体分离、 叶酸代谢等生理过程中发挥重要作用。     

葱蝇非滞育、夏滞育和冬滞育蛹体内抗氧化酶活性的比较分析（英文）

【目的】通过测定并比较分析抗氧化酶活性及谷胱甘肽氧化还原状态,探讨葱蝇Delia antiqua非滞育、夏滞育和冬滞育蛹体内抗氧化系统的差异。【方法】取葱蝇非滞育、夏滞育和冬滞育蛹,分别测定铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)、锰超氧化物歧化酶(Mn SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性及还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化性还原型谷胱甘肽(GSSG)含量及GSH/GSSG比随发育时间的变化;并对各抗氧化因子进行了典型判别分析。【结果】5种抗氧化酶的活性在整个蛹期是动态变化的。与非滞育蛹和夏滞育蛹相比,处于滞育前期的冬滞育蛹具有较高的Cu/Zn-SOD酶活性,但处于夏滞育及冬滞育的维持期和滞育后期的滞育蛹体内Cu/Zn-SOD酶活性则明显低于同一发育时期的非滞育蛹。在整个蛹期,非滞育蛹体内Mn SOD酶活性显著高于夏滞育和冬滞育蛹,而在夏滞育和冬滞育蛹之间则无明显差异。比较两种酶活性则发现同一发育时期的Mn SOD平均酶活性明显高于Cu/Zn-SOD酶活性。在头外翻之前,滞育蛹体内CAT酶活性高于非滞育蛹,但处于滞育维持期和后期的蛹体内CAT酶活性则低于非滞育蛹。无论在非滞育蛹还是滞育蛹中,GPx和GR酶活性变化基本上呈相反的趋势。典型判别分析进一步表明葱蝇蛹体内的抗氧化系统具有发育时期和滞育类型特异性。【结论】非滞育蛹与夏滞育和冬滞育蛹体内的氧化还原状态存在明显差异。滞育前期和滞育后期的蛹体内较高的抗氧化酶活性和较低的GSH/GSSG比提示氧化状态的变化与高的呼吸速率及发育过程密切相关。     

昆虫钟基因研究进展

昆虫进化形成了内在的生物钟机制以协调行为、生理及代谢节律与外部环境信号同步,从而更有效地利用资源并获得适应性优势。行为、生理及代谢昼夜调控的协调对于昆虫有效应对可预见的生理上的挑战至关重要。生化过程和代谢变化与外部环境的昼夜节律同步性受基因表达的控制,钟基因在昆虫的重要生理过程如中枢及外围生物钟机制、光周期信号传导、光周期介导的外围组织调控、代谢以及免疫中发挥着重要作用。根据信号转导过程中的作用,昆虫钟基因分为3类——信号输入基因、信号震荡起搏器和信号输出基因,它们通过相互作用形成了复杂的转录-翻译反馈回路并参与调控昆虫昼夜节律和光周期事件。本文针对昆虫钟基因的鉴定、分类和功能,作用分子机制以及研究方法和挑战等方面作了总结,并展望了昆虫钟基因未来的研究方向,这将为昆虫钟基因的进一步功能研究及开发利用提供信息参考。     

家蝇幼虫抗菌活性物质相关基因表达情况

研究了家蝇幼虫体内抗菌活性物质相关基因诱导后的表达情况。选择30％H2O2诱导家蝇幼虫90min,应用半定量RT—PCR的方法,以组成型表达的β-actin基因作为内参照,对抗菌活性物质基因cecropin,defensin,dipteri．cin,attacin和溶菌酶基因lysozyme在诱导后的表达情况进行了初步探索。Cecropin、defensin和attacin基因在家蝇幼虫体内都是诱导表达型基因,分别在诱导后2h和6h达到活性高峰。而diptericin和lysozyme两个基因表达量一直较高,在诱导后6h表达量达到最大水平,随后开始下降,到诱导后36h时还能检测到基因有较高水平的表达。     

东亚飞蝗fem-1基因的克隆与表达分析

秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans fem-1基因是性别决定的关键基因。本研究基于生物信息学方法从东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis的转录组数据库中克隆出了线虫fem-1的3个同源基因, 将其分别命名为Lmfem-1a, Lmfem-1b和Lmfem-1c (GenBank登录号分别为AB698670, AB698671和AB698672)。其cDNA序列长度分别为2 233, 2 625和2 142 bp, 分别编码662, 642和638个氨基酸。生物信息学分析显示, Lmfem-1a, Lmfem-1b和Lmfem-1c分别含有6, 8和8个典型的锚蛋白重复序列模体。组织表达谱分析发现, Lmfem-1a, Lmfem-1b和Lmfem-1c基因在检测的所有组织中都有表达, 但均在精巢中的表达水平最高, 说明Lmfem-1a, Lmfem-1b和Lmfem-1c基因可能参与东亚飞蝗的多种生理过程, 并受到严格的表达调控。而且, 随着精巢的发育, Lmfem-1a, Lmfem-1b和Lmfem-1c的表达均逐渐增强, 可能与东亚飞蝗的精子形成有关, 但这3个基因是否参与东亚飞蝗的性别决定还有待进一步研究。     

基于转录组的葱蝇表皮蛋白基因家族的鉴定及在非滞育和冬滞育条件下的表达分析

【目的】昆虫表皮蛋白在昆虫的生长发育、抑制水分蒸发和抵御其他外界不良环境等方面起到重要的作用。通过转录组水平上葱蝇Delia antiqua表皮蛋白基因家族的鉴定及部分基因在非滞育和冬滞育条件下的表达规律分析,为进一步研究葱蝇表皮蛋白在滞育期的抗逆功能奠定基础。【方法】基于转录组数据,通过生物信息学方法对葱蝇表皮蛋白基因进行鉴定分析,系统进化和保守结构域分析并采用实时荧光定量PCR法比较分析了12个基因在葱蝇非滞育和冬滞育不同发育时期的表达变化。【结果】在葱蝇中鉴定出81个表皮蛋白基因,分别属于RR(71个基因)、CPAP(5个基因)和CPLC(5个基因)亚家族,其编码的蛋白质含有92~495个氨基酸,分子量约为8.692~52.2 k D,等电点为3.90~9.93。亚细胞定位预测结果显示67个全长表皮蛋白均为外分泌型。12个葱蝇表皮基因在非滞育和冬滞育过程中有明显不同的表达规律。【结论】葱蝇表皮蛋白基因RR-2型的保守基序中发生了基因突变,引起关键氨基酸的替换,这可能暗示它们在非滞育和滞育不同条件下,不同发育阶段中蛹皮结构重建和某些器官的发生方面发挥不同作用。该研究结果为进一步阐明葱蝇滞育蛹皮结构及抗逆功能的研究提供了重要理论基础。     

昆虫抗菌肽的结构和功能研究现状

昆虫抗菌肽是昆虫血淋巴中的一类活性肽。在昆虫感染病菌或体壁受到损伤的情况下其脂肪体能迅速合成一系列抗菌活性物质并释放到血淋巴中发挥作用,抑杀多种致病菌、真菌、病毒等,但不破坏生物体的正常细胞。对昆虫抗菌肽的结构特征、生物活性及抗菌肽分子的作用模式的最新研究进展作了综述。