氟啶虫胺腈对意大利蜜蜂解毒、免疫和记忆相关基因表达的亚致死效应

【目的】新型杀虫剂氟啶虫胺腈广泛用于农业生产中的害虫防治,但其对蜜蜂健康影响的研究较少。本文探究了亚致死剂量的噻虫啉对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica 6种解毒相关基因(CYP9Q1、CYP9Q2、CYP9Q3、CYP9S1、CYP6AS5和CYP4G11)、4种免疫相关基因(Abaecin、Defensin、Hymenoptaeci和Apidaecin)和3种记忆相关基因(PKA、GluRA和NMDAR1)表达的影响。【方法】采用饲喂法确定氟啶虫胺腈对蜜蜂的经口急性毒性;并用1/3 LD_(50)和1/10 LD_(50)氟啶虫胺腈饲喂蜜蜂后48 h,运用荧光定量PCR技术分别检测了蜜蜂脑部解毒、免疫和记忆相关基因的表达变化,并统计各组蜜蜂的死亡率。【结果】氟啶虫胺腈对蜜蜂经口性半数致死剂量LD_(50)为0.099μg/蜂;饲喂1/3 LD_(50)氟啶虫胺腈能够显著抑制蜜蜂Abaecin和Defensin的表达(P 0.05),而PKA、NMDAR1、GluRA、CYP9Q2和CYP9Q3能够被其诱导上调表达(P 0.05);饲喂1/3 LD_(50)和1/10 LD_(50)氟啶虫胺腈均能显著诱导蜜蜂Hymenoptaecin、Apidaecin、CYP6AS5和CYP4G11上调表达(P 0.05)。但饲喂1/3 LD_(50)和1/10 LD_(50)氟啶虫胺腈的处理均不影响蜜蜂CYP9Q1和CYP9S1表达。【结论】氟啶虫胺腈的曝露可能会对意大利蜜蜂的免疫、记忆和解毒系统都有一定的影响,这对深入探究氟啶虫胺腈与蜜蜂之间互作的分子机制有一定生物学意义。     

亚致死浓度噻虫嗪对西方蜜蜂免疫相关基因表达的影响

【目的】新烟碱类农药是目前全球应用最广泛的一类农药,大量研究表明亚致死量新烟碱类农药能够影响蜜蜂的采集、学习和记忆等行为。本文主要探究亚致死浓度新烟碱类农药噻虫嗪对西方蜜蜂5种免疫相关基因:Abaecin类抗菌肽(ABA)、Hymenoptaecin类抗菌肽(HYM)、防御素(Defensin,DEF)、葡萄糖脱氢酶(Glucose dehydrogenase,GLD)和溶解酵素(Lysozyme,LYS)表达及蜜蜂个体生存的影响。【方法】(1)通过饲喂管法确定噻虫嗪对蜜蜂的经口性急性毒性;(2)对蜜蜂长期(10 d)饲喂亚致死浓度(100、10、2.2μg·kg~(-1)噻虫嗪,然后运用荧光定量PCR技术检测了蜜蜂免疫相关基因的表达变化,并统计各组蜜蜂的存活率。【结果】(1)噻虫嗪对蜜蜂经口性半数致死浓度LC_(50)=692μg·kg~(-1);(2)亚致死浓度噻虫嗪对ABA、DEF和LYS表达没有显著影响;但能够极显著的降低HYM表达水平(P0.01);100μg·kg~(-1)噻虫嗉处理能显著增加蜜蜂GLD表达(P0.05)。【结论】研究表明亚致死浓度噻虫嗪能够抑制蜜蜂免疫相关基因HYM表达,这对于从分子水平上探究新烟碱类农药对蜜蜂健康和生存的影响具有一定的生物学意义。     

亚致死浓度氰氟虫腙对小菜蛾三种解毒酶及P450 mRNA表达量的影响

【目的】为探讨亚致死浓度氰氟虫腙对小菜蛾Plutella xylostella(L.)3种解毒酶和细胞色素P450基因表达量的影响。【方法】采用叶片浸渍法,测定用氰氟虫腙LC10和LC25处理72 h后小菜蛾羧酸酯酶、谷胱甘肽S-转移酶和多功能氧化酶3种解毒酶的活性;应用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)方法测定了其在24、48和72 h时对P450基因(Px CYP4、Px CYP6和Px CYP9家族)表达的影响。【结果】结果表明,氰氟虫腙LC10和LC25处理对羧酸酯酶活性影响不显著;对谷胱甘肽S-转移酶活性存在显著抑制作用(P<0.05);LC25处理后多功能氧化酶活性显著增加(P<0.05),为对照的1.39倍。同时,LC25氰氟虫腙处理组小菜蛾P450基因Px CYP4M19、Px CYP6BF1V2、Px CYP6CN1和Px CYP6CV2 m RNA的相对表达量分别为对照组的2.33~8.5倍、1.32~3.48倍、1.18~2.53倍、2.02~7.22倍。【结论】结果显示,氰氟虫腙可能通过诱导这4种P450基因m RNA的上调表达而增强了小菜蛾多功能氧化酶酶活性。     

果蝇CYP6G1真核表达及其对新烟碱类杀虫剂的体外代谢

【目的】CYP6G1是黑腹果蝇Drosophila melanogaster体内重要的P450酶，其底物谱广泛，除了介导黑腹果蝇对DDT的抗性之外，还与其对新烟碱类和氨基甲酸酯类杀虫剂的抗性密切相关，但目前CYP6G1的代谢功能与黑腹果蝇抗药性之间的因果关系还缺乏一些直接证据。【方法】本研究通过建立Bac-to-Bac昆虫杆状病毒真核表达系统，功能性地表达了果蝇细胞色素P450酶CYP6G1,以吡虫啉为阳性对照，利用超高效液相色谱(ultra-performance liquid chromatography, UPLC)和超高效液相色谱串联质谱(ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry, UPLC-MS/MS)分析CYP6G1对噻虫啉和噻虫嗪的体外代谢情况。【结果】孵育2 h后，重组CYP6G1能够羟基化吡虫啉和噻虫啉，使它们的含量分别减少17.6%±7.1%和4.2%±2.3%;重组CYP6G1可以促进噻虫嗪转化为噻虫胺，使噻虫嗪含量减少5.8%±2.1%。【结论】本研究结果为果蝇CYP6G1的...     

三种新烟碱农药对西方蜜蜂生存和生理的联合影响

为探究亚致死浓度的3种常用新烟碱农药噻虫嗪、吡虫啉和噻虫胺两两混合对西方蜜蜂生存以及乙酰胆碱酯酶和谷胱甘肽S-转移酶活性的联合影响,本研究通过饲喂管法检测这3种新烟碱农药对西方蜜蜂的经口性急性毒性。用各农药的LD_(10)值作为处理剂量,检测LD_(10)的各农药及其两两混合处理西方蜜蜂后48 h蜜蜂的死亡率,并检测各处理组蜜蜂乙酰胆碱酯酶和谷胱甘肽S-转移酶活性变化。3种农药两两互混后与单一农药相比均能显著增加西方蜜蜂的死亡率(P0.05);噻虫嗪和吡虫啉以及噻虫嗪和噻虫胺联合用药均对蜜蜂毒性具有协同增效作用(Q1.15)。所有农药处理组蜜蜂的乙酰胆碱酯酶活性均显著高于对照组(P0.05),其中噻虫嗪与噻虫胺混合组乙酰胆碱酯酶的活性最高;噻虫嗪和吡虫啉以及噻虫嗪和噻虫胺两两互混后与单一农药处理组相比均能显著增加蜜蜂乙酰胆碱酯酶活性(P0.05)。除噻虫嗪与噻虫胺互混组对蜜蜂谷胱甘肽S-转移酶活性具有明显的抑制作用(P0.05),其他农药组谷胱甘肽S-转移酶活性均没有明显变化。新烟碱类农药噻虫嗪和吡虫啉以及噻虫嗪和噻虫胺互混处理组能够协同增加对蜜蜂的毒性,而且农药混合与单一农药处理相比能引起蜜蜂不同的生理变化。本研究利于更深入了解和探究混合农药对蜜蜂健康的影响,并为保护蜜蜂提供一定理论基础。     

亚致死剂量吡虫啉胁迫对意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂免疫解毒相关基因表达及免疫解毒酶系活力的影响

摘要: 【目的】吡虫啉(imidaclorprid)是广泛使用的新烟碱类杀虫剂之一。大量研究表明亚致死剂量吡虫啉影响意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica(简称“意蜂”)幼虫的发育和成年蜜蜂的采集、学习等行为。本实验旨在探究亚致死剂量吡虫啉对意大利蜜蜂内勤蜂(1日龄成年工蜂)与外勤蜂(21日龄成年工蜂)免疫解毒相关基因表达及免疫解毒酶系活力的影响,进而为蜜蜂健康的维护提供科学依据。【方法】测定饲喂含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液不同时间后意蜂成年工蜂的存活率;利用荧光定量PCR检测饲喂含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液6 d后其体内免疫基因多酚氧化酶基因(PPOA3, GenBank登录号： GB43738), Abaecin类抗菌肽基因(ABA, GenBank登录号： GB18323),葡萄糖脱氢酶基因(GLD, GenBank登录号： GB43007)和解毒基因细胞色素P450基因(CYP450 6a2, GenBank登录号： GB49876)的表达,并采用双抗体一步夹心法酶联免疫吸附试验测定其体内细胞色素P450酶(cytochrome P450, CYP450)含量和多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活力。【结果】1日龄和21日龄意蜂成年工蜂连续饲喂6 d含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液后,其存活率与对照组(饲喂含0.1 ng/μL丙酮的50%蔗糖溶液)无显著差异;连续饲喂9 d含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液后,1日龄意蜂成年工蜂存活率与对照组无显著差异,而21日龄意蜂成年工蜂存活率与对照组有显著差异。1日龄意蜂成年工蜂自由取食含0.1 ng/μL吡虫啉的蔗糖溶液6 d后, PPOA3, CYP450 6a2, ABA和GLD表达水平,细胞色素P450含量以及多酚氧化酶活力与对照组相比均有显著下调趋势;而21日龄意蜂成年工蜂取食该药液6 d后,CYP450 6a2, ABA和GLD表达水平及多酚氧化酶活力与对照组相比均有显著下调趋势,PPOA3表达水平和细胞色素P450含量有显著上调趋势。【结论】亚致死剂量吡虫啉影响意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂免疫解毒相关基因的表达及免疫解毒酶系活力;吡虫啉短期胁迫对意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂的存活无显著影响,长期胁迫则会影响意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂的存活。     

氯虫苯甲酰胺和甲维盐对草地贪夜蛾幼虫的毒力及解毒酶活性的影响

为了研究氯虫苯甲酰胺和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(甲维盐)对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的毒杀作用及解毒机制,采用叶片浸渍法测定了2种杀虫剂对草地贪夜蛾3龄幼虫的LC_(10)、LC_(20)与LC_(50),并研究这2种农药的亚致死剂量(LC_(20))对幼虫的羧酸酯酶(CarE)、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)、细胞色素P450(CYP450)3种主要解毒酶活性的影响。结果表明甲维盐对3龄幼虫的毒力更高,48 h时LC_(10)、LC_(20)、LC_(50)分别为0.005、0.007、0.013 mg/L。2种农药处理72 h内,幼虫的3种酶活力呈现不同的动态变化。氯虫苯甲酰胺对CarE活力表现先诱导后抑制的作用,在24 h时CarE活力最大(36.75 U/mg);甲维盐对CarE活力表现先抑制后诱导的作用,在72 h时CarE活力最大(42.44 U/mg)。2种农药对GST活性在72 h内的变化一致,均呈现"诱导-抑制-诱导"的规律。氯虫苯甲酰胺处理后CYP450活性与对照相比无显著差异;甲维盐处理36 h、48 h、72 h幼虫体内CYP450活性均显著低于对照。     

氯虫苯甲酰胺诱导甜菜夜蛾细胞色素P450基因上调表达

【目的】明确氯虫苯甲酰胺对甜菜夜蛾Spodoptera exigua (Hübner)细胞色素P450基因的诱导表达作用。【方法】采用O-脱乙基香豆素法研究了低剂量氯虫苯甲酰胺处理对甜菜夜蛾幼虫中肠P450s酶活性的影响,应用Real-time PCR方法测定了其对P450基因(CYP9A9, CYP4G37,CYP4S11和CYP6B)和NADPH细胞色素P450还原酶基因(HQ852049)表达的影响。【结果】氯虫苯甲酰胺对甜菜夜蛾P450酶及相关基因的诱导作用均表现出时间效应和剂量效应,。甜菜夜蛾4龄幼虫取食0.02 mg/kg氯虫苯甲酰胺饲料至5龄, 在蜕皮后6-36 h内, 其P450s酶活性增加为对照组的1.90~2.92倍, 诱导效应高于0.01 mg/kg氯虫苯甲酰胺处理组（其P450s酶活性为对照组的1.11~1.62倍）。同时, 0.02 mg/kg氯虫苯甲酰胺处理组甜菜夜蛾中肠P450基因CYP9A9, CYP4G37和CYP6B mRNA的相对表达量分别上升为对照组的1.97~3.95, 2.46~4.29及1.53~4.48倍, NADPH细胞色素P450还原酶基因 HQ852049 的相对表达量亦增加为对照的1.85~4.08倍。【结论】结果提示,氯虫苯甲酰胺可能通过诱导3种P450基因及细胞色素P450还原酶基因 HQ852049 基因mRNA的上调表达而增强了甜菜夜蛾幼虫中肠P450s酶活性。     

吡虫啉胁迫对意大利蜜蜂哺育蜂免疫解毒相关基因表达及酶活力的影响

蜜蜂作为世界上最重要的授粉性昆虫,在采集过程中易接触到杀虫剂,前人研究表明新烟碱类杀虫剂吡虫啉（imidaclorprid）影响意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica（简称“意蜂”）的存活和舞蹈、采集等行为。本研究旨在探究亚致死剂量吡虫啉胁迫对意大利蜜蜂哺育蜂（8日龄成年工蜂）免疫解毒相关基因表达、免疫解毒酶系活力及存活率的影响。结果显示哺育蜂连续取食3 d和9 d含0.1 ng/μL吡虫啉的蔗糖液后,其存活率与对照组（饲喂含等量丙酮的蔗糖溶液）无显著差异;连续饲喂11 d含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液后,其存活率与对照组有显著差异。荧光定量PCR检测及双抗体一步夹心法酶联免疫吸附试验结果显示哺育蜂取食吡虫啉3 d后,蜜蜂体内免疫基因多酚氧化酶基因（PPOA3,GB43738）,Abaecin类抗菌肽基因（ABA,GB18323）,葡萄糖脱氢酶基因（GLD, GB43007）和解毒基因细胞色素P450基因（CYP450 6a2,GB49876）,细胞色素B561基因（CYB561 2-like,GB40148）,葡萄糖醛酸转移酶（UDP-glucuronosyltransferase,GB52179）的表达及蜂体内体内细胞色素P450酶（cytochrome P450,CYP450）含量均有上调趋势,超氧化物岐化酶（superoxide dismutase,SOD）和过氧化氢酶（catalase,CAT）均有显著下调趋势;哺育蜂取食吡虫啉9 d后,PPOA3,ABA,GLD,CYP450 6a2,CYB561 2-like,UDP-glucuronosyltransferase的表达及蜂体内体内细胞色素P450酶含量均有下调趋势,多酚氧化酶（polyphenol oxidase,PPO）,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶酶活力均有显著下调趋势。本研究在分子水平上提供了亚致死剂量吡虫啉是通过扰乱蜜蜂正常的免疫系统进而影响蜜蜂行为的证据,以期为维护蜜蜂健康提供一定的理论依据。     

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(LC₁₀)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LC₁₀值分别为0.931, 0.283和1 089.688 mg/L。2龄幼虫受LC₁₀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...     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism