卵黄原蛋白在昆虫生理猖獗机制中的作用及应用前景

卵黄原蛋白(Vitellogenin, Vg)是雌性昆虫卵子成熟与胚胎发育的关键因子。昆虫Vg作为一种重要的生殖相关蛋白可以直接参与昆虫发育和产卵等重要生理过程,在害虫猖獗危害中起重要作用。另外,保幼激素、蜕皮激素等激素对Vg的合成具有严密地调控作用。本文综述了Vg在昆虫猖獗中的作用以及昆虫的内分泌激素如何通过调控Vg的表达而影响昆虫的猖獗为害,总结了利用Vg作为杀虫剂靶标的应用前景,旨在为了解Vg在昆虫生理猖獗中的作用机理及害虫防治应用前景提供参考,以期为探索新的害虫防治技术提供思路。     

miRNA调控昆虫与病毒互作的研究进展

miRNA是一类重要的非编码小分子RNA,可在转录后水平调控基因表达,参与并调控机体的生长发育、细胞分化、细胞凋亡、抗病毒、激素分泌、神经系统等重要生物过程。本文介绍了miRNA的合成途径及其生物学功能,并重点阐述miRNA在昆虫宿主与病毒互作中的调控作用:通过mRNA剪切或抑制靶标蛋白的翻译负调控靶标基因,实现基因沉默,调控约50%的蛋白质编码基因的表达,许多miRNA已被发现在人体和植物中参与调控病毒的复制侵染,因此也有可能控制害虫对病毒抗性的产生,恢复病毒对害虫的防控作用。最近有研究将害虫特异的miRNA转入植物,干扰昆虫蜕皮过程导致幼虫的死亡,作为Bt转基因作物的替代,成为抗虫基因工程的新选择。研究miRNA在昆虫对病毒抗性产生中的作用,将为昆虫抗病毒机制的研究提供新的思路,为害虫生物防治措施的应用及改进提供理论参考。     

RNA干扰技术在昆虫滞育机制研究中的应用

滞育是昆虫对环境适应的一种重要的生理特性,研究其机理有助于对有益昆虫的开发利用和对害虫生态调控新途径的探索。RNA干扰是生物体内源基因发生转录后特异性降解的一种生理现象,作为一种强有力的分子生物学技术,已逐渐应用于昆虫功能基因研究以及害虫防治等领域。本文围绕RNAi的作用机理及其对昆虫滞育相关基因的沉默研究展开综述,旨在为进一步研究滞育分子机制提供新思路。     

昆虫滞育关联热休克蛋白的研究进展

滞育是昆虫逃避不利环境条件的基本方式之一, 益虫的合理利用和害虫的综合治理, 都离不开对滞育调控机理的研究。滞育可以诱导一些基因表达模式的改变, 如热休克蛋白基因的差异表达, 导致昆虫抗逆性增强。本文综述了与昆虫滞育关联的热休克蛋白的研究概况, 从热休克蛋白与滞育的关联、 不同虫态滞育期间热休克蛋白基因的差异表达和滞育相关的蛋白质组学研究几个方面进行了概述。与其他的胁迫反应均诱导热休克蛋白同步上调表达不同, 热休克蛋白在不同种类昆虫以及同种昆虫的不同滞育生理阶段的表达模式差别很大。热休克蛋白在滞育期间的表达是决定越冬抗逆性和存活的重要因子之一。本文可为昆虫滞育如何应答环境条件刺激的研究提供参考信息。     

昆虫表皮蛋白及其基因表达调控机理的研究进展

昆虫表皮蛋白(insectcuticular proteins,ICP)是结构蛋白,它和几丁质一起组成昆虫抵御外界环境的屏障——角质层。根据保守性基序的不同,ICP可分为CPR、CPF、CPFL、CPG和CPT5家族。它们都有独特的结构与性质。环境、激素、转录因子和内含子等共同影响昆虫表皮蛋白基因(insect cuticular protein genes,ICPG)的表达,进而使ICPG具有时期和组织特异性。ICP和ICPG被认为是研究昆虫蜕皮与变态的调控机理和理解昆虫发育期角质层在生物化学、物理化学以及结构上的修饰的重要模型,受到越来越多的重视。本文综述了ICP的分类以及环境、激素、转录因子和内含子等对ICPG表达的调控。     

CSP介导的害虫抗药性新机制研究进展

CSPs(Chemosensory proteins)即化学感受蛋白,其在昆虫体内各个阶段均有表达,参与昆虫的多种生理过程,具有十分复杂的化学功能。CSPs基因介导昆虫抗药性是最新发现的害虫抗药性新机制,且近几年在几种昆虫中被报道。CSPs可以通过螯合作用大量结合农药,进而导致昆虫产生抗药性,但CSPs与杀虫剂的结合机理及其表达调控机制尚未被阐明。基于目前现状,本文系统综述了CSPs在昆虫抗药性中的功能以及抗药性相关酶的表达调控机制等方面的研究进展,分析其表达调控的可能机制,旨在为害虫抗药性机制研究提供新思路。     

昆虫气味结合蛋白研究进展

嗅觉在昆虫生命活动中起着重要的作用,气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)是昆虫嗅觉系统中发挥重要作用的蛋白之一,近年随着基因组学、转录组学的快速发展,越来越多的昆虫OBPs基因陆续被鉴定出来,部分OBPs的功能也逐步被证实。本文作者针对OBPs的种类、结构特征、表达分布、三维结构以及生理功能等方面进行了综述,为更多昆虫OBPs基因的鉴定及其功能研究提供参考,也为进一步揭示昆虫-环境间的化学通讯机理以及开辟害虫新的防治策略奠定基础。     

半翅目昆虫卵黄原蛋白及其合成调控的研究进展

昆虫卵黄原蛋白（Vitellogenins, Vg）是一种多功能的生殖发育关键调控蛋白,在不同昆虫体内的结构、合成调控及功能不尽相同。随着基因编辑技术的成熟,运用分子手段调控Vg的合成,可减少卵黄发生,降低昆虫的繁殖力,成为有效防治害虫的优势方法之一。因此,Vg及其合成调控的研究受到广泛关注。半翅目害虫是农林业的重点防治对象之一,除直接刺吸为害寄主外,其常传播植物病原体,对农业生产造成了严重危害。半翅目昆虫Vg除在生殖发育中的关键作用外,还与病原菌的传播、寄主免疫等密切相关,可成为分子水平防治半翅目害虫及其继发病害的优势靶标。因此,本文总结了半翅目昆虫Vg的合成方式、合成场所,指明了其结构上蛋白亚基数目的差异,概述了其与昆虫免疫反应、植物防御、病毒传播等有关的研究进展,总结了其合成的保幼激素（包括保幼激素受体Methoprene-tolerant和转录因子Krüppel homolog 1等关键调控因子等）、蜕皮激素和胰岛素信号通路等主要的内分泌激素调控通路,以及以营养信号调控为主的非激素调控通路,为探索半翅目害虫的分子防控手段提供理论依据。     

本期重点推介

<正>家蚕Bombyx mori是重要的经济昆虫,也是重要的鳞翅目模式昆虫,研究家蚕中转录因子及其调控元件,可为阐明家蚕功能基因的调控机制、开发特异基因启动子奠定基础,进而能为家蚕生物反应器和鳞翅目害虫防治等提供有价值的参考。西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室顾健健和林英等在已报道的能在家蚕细胞中稳定表达且基本不含上游转录调控元件的BmVgP78M启动子的基础上,通过PCR技术在其上游添加一定长度的间隔序列和能够应答20-羟基蜕皮激素(20E)且增强启动子活性的BrC-Z2转录因子结合基序(BrC-Z2E),通过基因克隆技术构建细胞转染载体,通过细胞转染技术和双荧光素酶报告基因系统检测启动子     

曲霉属bHLH转录因子的研究进展

bHLH(Basichelix-loop-helix)转录因子广泛存在于真核生物中,它可以通过同源或异源二聚体的形式与基因启动子上的E-box结合来调控基因的表达。转录因子的bHLH家族由广泛涉及发育过程(包括细胞增殖和分化)的大量蛋白组成,在生物的生长发育调控过程中起着极为重要的作用。本文对包括构巢曲霉、烟曲霉、米曲霉等曲霉属中现已发现bHLH转录因子的调控过程和生物功能进行概述,以期为深入研究曲霉属的生长发育及bHLH转录因子的功能提供理论参考。     

Mass spectrometrical analysis of cuticular proteins from the wing of Hebemoia glaucippe (Linnaeus, 1758) (Lepidoptera: Pieridae)

Although several insect cuticular genes and proteins are annotated and an arthropod cuticular database is available, mass spectrometrical data on cuticular proteins and their post-translational modifications are limited. Wings from Hebemoia glaucippe were analyzed by scanning electron microscopy or homogenized, proteins were extracted and run on 2DE. In-gel digestion was carried out by using trypsin, chymotrypsin and Asp-N and subsequently the resulting peptides and post-translational modifications were identified by ion trap tandem mass spectrometry (nano-LC-ESI-MS/MS; HCT). A complex wing skeleton and the cuticle of H. glaucippe were demonstrated. Cuticle protein 18.6, isoform A, pupal cuticle protein, cuticular protein CPR59A and two putative proteins, putative cuticular protein B2DBJ and putative cuticle protein CPG31 with two expression forms were identified. Two phosphorylation sites on the same peptide, T213 and S214, were identified on putative cuticle protein CPG31, quinone formation was observed at Y76 on cuticular protein CPR59A probably indicating the presence of post-translational modifications. The results may be relevant for the interpretation of mechanoelastic and physical properties of these proteins. Along with the extraordinary architecture the proteinaceous matrix is probably representing or allowing the unusual aerodynamic function of the butterfly wing. Moreover, the results may be important for mechanisms of insecticide and drought resistance.     

The cuticle of the nematode Caenorhabditis elegans: A complex collagen structure

The cuticle of the nematode Caenorhabditis elegans forms the barrier between the animal and its environment. In addition to being a protective layer, it is an exoskeleton which is important in maintaining and defining the normal shape of the nematode. The cuticle is an extracellular matrix consisting predominantly of small collagen-like proteins that are extensively crosslinked. Although it also contains other protein and non-protein compounds that undoubtedly play a significant part in its function, the specific role of collagen in cuticle structure and morphology is considered here. The C. elegans genome contains between 50 and 150 collagen genes, most of which are believed to encode cuticular collagens. Mutations that result in cuticular defects and grossly altered body form have been identified in more than 40 genes. Six of these genes are now known to encode cuticular collagens, a finding that confirms the importance of this group of structural proteins to the formation of the cuticle and the role of the cuticle as an exoskeleton in shaping the worm. It is likely that many more of the genes identified by mutations giving altered body form, will be collagen genes. Mutations in the cuticular collagen genes provide a powerful tool for investigating the mechanisms by which this group of proteins interact to form the nematode cuticle.     

Cuticular Proteins in Insects and Crustaceans

Comparisons between crustacean and insect cuticles are hamperedby the paucity of cuticular protein sequences for the former.Sufficient complete sequences are available for insect cuticularproteins to allow recognition of conserved motifs and relationshipsamong proteins that reflect the type of cuticle from which theyhave been extracted. All five sequences from an arachnid andtwo of 14 from crustaceans have a motif found in the largestgroup of insect cuticular proteins. Numerous insights have beengained from studying insect cuticular proteins and their genes.These insights have been summarized in hopes of encouraginginterest in building on the foundations laid by Dorothy Skinnerwith the exoskeleton of Gecarcinus.     

昆虫海藻糖酶的基因特性及功能研究进展

海藻糖酶(Treh)是昆虫能量代谢必不可少的一类酶, 亦是昆虫体内几丁质合成通路的第一个酶。其基因表达和酶活性直接与正常发育、 蜕皮、 变态以及繁殖等昆虫重要生理过程密切相关。目前已有多种昆虫的海藻糖酶基因被成功克隆, 从而发现昆虫海藻糖酶基因家族由多个成员组成。海藻糖酶基因所编码的蛋白大多数具有一个信号肽前导区, 部分蛋白拥有1~2个跨膜结构域, 根据是否具有跨膜结构, 可将其分为可溶性海藻糖酶(Treh1)和膜结合型海藻糖酶(Treh2)两类, 膜结合型海藻糖酶具有2个特有的标签序列, 即“PGGRFREFYYWDSY”和“QWDYPNAWPP”。海藻糖酶的主要功能是将胞外和胞内的海藻糖降解成葡萄糖, 为昆虫的生命活动提供能量。具体表现为两个方面, 一是参与昆虫几丁质合成途径, 从而调控表皮、 中肠等处的几丁质合成; 二是通过与激素的协同作用, 调控昆虫体内海藻糖和葡萄糖等糖类物质的浓度变化, 从而有效保护体内细胞的适应并渡过相应的逆境环境, 并提高其抗逆能力。鉴于海藻糖酶的重要功能, 其已成为害虫控制的潜在新靶标。不同类型海藻糖酶的功能研究及酶抑制剂的研发与应用将进一步推动害虫生物防治的发展。