昆虫免疫识别与病原物免疫逃避机理研究进展

昆虫在长期进化过程中形成复杂的天然免疫系统,病原识别是启动下游免疫反应的第一步,这一过程主要是由不同的模式识别蛋白来完成的。目前发现并鉴定的昆虫模式识别蛋白主要包括肽聚糖识别蛋白、类免疫球蛋白、β-1,3-葡聚糖结合蛋白、C型凝集素及具多功能的载脂蛋白等,不同的蛋白种类具有不同的结构、功能及识别对象。与昆虫免疫识别相对应的是,不同昆虫病原物在进化过程中发展出不同策略的免疫逃避能力,以战胜宿主免疫而致病或最终杀死昆虫。本文就昆虫免疫过程中不同模式识别蛋白的结合对象、结构与功能,以及逐渐兴起的病原物通过分子伪装等进行免疫逃避的研究进展进行了综述。并在此基础上,作者就昆虫免疫与昆虫病理研究的发展方向进行了展望,认为只有当两方面研究相结合时,才能更好地揭示昆虫宿主与病原物之间免疫与抗免疫的动态相互作用过程。     

白蚁抗病原微生物侵染机制研究进展

白蚁作为古老的社会性昆虫,在其生活史内易受到多种病原物的潜在威胁。本文主要根据白蚁的生理免疫及其社会性行为,如白蚁的细胞免疫和体液免疫以及相互清理等利他性行为,对其抵抗病原物侵染和扩散的个体生理免疫和群体行为防御策略进行了综述,以期为白蚁免疫策略的研究提供必要的信息。目前已从白蚁额腺和胸腺中分离到具抗菌活性的分泌物,且已明确白蚁能产生termicin、spinigerin等抗菌肽和转铁蛋白、溶菌酶等抗菌蛋白,抗菌肽的理化性质已得到初步研究。此外,白蚁的社会性行为( 如相互清理、交哺等) 能有效降低白蚁被病原物侵染的几率。运用RNA干扰等分子生物学方法证明利用病原微生物防治白蚁具有广阔的前景,但需要我们对白蚁抗菌肽的进化、各种抗菌肽和抗菌蛋白之间的相互作用以及各种生理免疫策略与群体内的社会性行为之间的联系进行更深入的研究。     

昆虫天然免疫反应分子机制研究进展

昆虫体内缺乏高等脊椎动物所具有的获得性免疫系统, 只能依赖发达的天然免疫系统抵抗细菌、 真菌、 病毒等外源病原物的侵染。本文概括了昆虫天然免疫反应发生和作用的分子机制相关进展, 重点阐述了重要免疫相关因子在昆虫天然免疫反应中的功能和作用机制。昆虫天然免疫反应分为体液免疫和细胞免疫两种, 二者共同作用完成对病原物的吞噬 (phagocytosis)、 集结 (nodulation)、 包囊 (encapsulation)、 凝结 (coagulation)和黑化（melanization）等。当昆虫受到外界病原物的侵染时, 首先通过体内的模式识别蛋白（pattern recognition proteins/receptor, PRPs）识别并结合病原物表面特有的模式分子（pathogen-associated molecular pattern, PAMPs）, 继而一系列包括丝氨酸蛋白酶和丝氨酸蛋白酶抑制剂在内的级联激活反应被激活和调控, 产生抗菌肽、 黑色素等免疫效应分子, 清除或杀灭外源物。抗菌肽是一类小分子量的阳离子肽, 具有广谱抗菌活性, 针对不同类型的病原物, 抗菌肽的产生机制也不尽相同。昆虫体内存在着两种信号转导途径调节抗菌肽的产生： 一是由真菌和大部分革兰氏阳性菌激活的Toll途径; 二是由革兰氏阴性菌激活的Imd途径（immune deficiency pathway）。这两个途径通过激活不同转录因子调控不同抗菌肽基因的表达参与昆虫体内的天然免疫反应。     

新疆沙枣叶提取物对春尺蠖多酚氧化酶的抑制作用

多酚氧化酶在昆虫的变态发育和免疫防御中起着非常重要的作用,可作为害虫控制的一个重要作用靶标。采用40%饱和度硫酸铵沉淀和Sephadex G-100凝胶过滤等步骤,对产自于乌鲁木齐的春尺蠖幼虫多酚氧化酶进行分离,并研究其酶学性质。结果表明:多酚氧化酶的比酶活为617.21 U/mg,是粗酶液的6.06倍;该酶对焦性没食子酸、邻苯二酚和L-多巴的K_m值分别为6.45、1.11和1.3 mmol/L;在pH 6.5、25℃时,多酚氧化酶活性最高;当温度高于45℃时,随着保温时间的延长,酶活力下降明显。采用中压色谱和C18反相制备型色谱技术对尖果沙枣叶乙醇提取物进行分离,得到6个化合物,鉴定了其中2个化合物;将这2个化合物用于多酚氧化酶的抑制实验,结果表明分离到的化合物6和化合物7均显示出抑制活性,IC_(50)值约为0.125 mg/mL。     

昆虫酚氧化酶原激活酶研究

昆虫酚氧化酶原激活酶(Prophenoloxidase activating proteinase,PAP)是酚氧化酶原激活过程中的一个关键酶,是昆虫先天性体液免疫体系的重要组成部分。外界的免疫刺激能够诱导级联反应上游的蛋白对酚氧化酶原激活酶的前体进行剪切激活,而激活后的酚氧化酶原激活酶能够将无活性的酚氧化酶原剪切激活为有活性的酚氧化酶并最终生成细胞毒素物质来消灭外源物。本文综述了昆虫酚氧化酶原激活酶的结构与特性及其在酚氧化酶原级联激活系统中的作用机制,并探讨了寄生蜂对寄主昆虫酚氧化酶原激活酶的调控。     

昆虫病原微生物对其寄主行为的调控作用研究进展

昆虫病原微生物是调控昆虫种群数量动态的重要因子,其作为生物防治害虫的重要手段被广泛应用。昆虫病原物往往通过调控其寄主行为来提高自身的适应性,而有些寄主行为的改变却是其应对病原物侵染的免疫反应。发烧行为被证明可抑制病原增殖并延长寄主死亡;取食行为变化影响病原物或寄主的适应性;繁殖行为主要表现在产卵力、交配行为和性信息素等方面的变化;社会性行为改变对整个社会群体的适应性或病原物传播有影响;病原物所引起的寄主防卫和群集能力下降被认为对病原传播不利;病虫趋光和趋地行为、顶峰行为和活体寄主传病行为等被认为是病原物操纵的有利于病原微生物扩散和传播的行为。明确昆虫病原物调控其寄主行为的策略和机制对于寻找到新的害虫防治方法有指导意义。     

南亚果实蝇多酚氧化酶的性质研究(英文)

【目的】为揭示南亚果实蝇Bactrocera tau (Walker)不同发育阶段体内多酚氧化酶的活性与性质。【方法】以邻苯二酚为底物, 在415 nm波长下测定了南亚果实蝇1, 2和3龄幼虫、 蛹以及成虫多酚氧化酶的活性和动力学参数。【结果】南亚果实蝇在不同发育阶段, 多酚氧化酶的活性存在明显差异, 通常3龄幼虫中活性最高, 为434.42 U/mg; 蛹中最低, 为231.05 U/mg。在pH 6.5时, 南亚果实蝇不同发育阶段多酚氧化酶的活性分别为265.42, 358.34, 444.42, 210.02和373.99 U/mg, 但当pH值高于7.0或低于5.0时, 多酚氧化酶的活性则明显下降。在温度为34℃和37℃时, 南亚果实蝇各发育阶段多酚氧化酶的活性均较高, 当温度高于40℃或低于27℃时, 活性则明显下降。以邻苯二酚为底物, 2龄幼虫中多酚氧化酶的K_m值（3.10 mmol/min）和V_max（476.19 mmol/L）较大, 说明多酚氧化酶对底物邻苯二酚催化能力强; 蛹中多酚氧化酶的K_m（0.63 mmol/min）和V_max（50.25 mmol/L）较小, 说明多酚氧化酶对底物的亲和力和催化能力弱。当以L-DOPA为底物时, 3龄幼虫中多酚氧化酶的K_m值和V_max较大, 分别为0.49 mmol/min和188.68 mmol/L; 蛹中多酚氧化酶的K_m值和V_max较小, 分别为0.25 mmol/min和21.79 mmol/L。【结论】南亚果实蝇体内多酚氧化酶在不同温度和pH值下的活性和动力学参数与虫体发育阶段密切相关。     

植物病程相关蛋白及其在烟草中的研究进展

植物在受到病原物侵染时,会产生一系列抗性反应,病程相关蛋白是其中参与抗病性的重要物质,能够被病原物诱导产生并在植物体内积累,对于诱导植物系统抗性,阻止病原物侵染具有重要作用。对植物病程相关蛋白的性质、诱导因素、分类和功能进行综述,并概述病程相关蛋白与烟草系统抗性的紧密联系以及烟草病程相关蛋白基因在增强系统抗性中的应用,为烟草抗病育种和病虫害防治提供了理论。     

枯萎病菌侵染后棉苗体内多酚氧化酶活性的变化(简报)

氟乐灵诱发处理及枯萎病菌侵染可明显提高棉亩叶片和根部组织中多酚氧化酶活性。枯萎病菌侵染后,经氟乐灵诱发处理并产生诱导抗性的棉苗及抗病品种棉苗中多酚氧化酶活性快速上升,增加幅度大;而感病品种棉苗中酶活性前期无明显增加,后期才有一定程度的上升。由此认为,多酚氧化酶可能在棉花对枯萎病的抗性及由氟乐灵诱发的诱导抗性中起作用。     

多酚氧化酶酶学特性研究及其应用进展

多酚氧化酶广泛存在于各类果蔬植物中,其活性调控对于果蔬加工、保藏及茶叶初加工过程具有重要的作用。着重归纳了多酚氧化酶的催化活性及其影响因素,结合果蔬抑褐保鲜及茶叶加工的应用实例进行了分类综述,并指出了多酚氧化酶在未来生物技术中的价值空间。     

枯萎病菌侵染后棉苗体内多酚氧化酶活性的变化

氟乐灵诱发处理及枯萎病菌侵染可明显提高棉苗叶片和根部组织中多酚氧化酶活性。枯萎病菌侵染后,经氟乐灵诱发处理并产生诱导抗性的棉苗及抗病品种棉苗中多酚氧化酶活性快速上升,增加幅度大,而感病品种棉苗中酶活性前期无明显增加,后期才有一定程度的上升,由此认为,多酚氧化酶可能在棉花对枯萎病的抗性及由氟乐灵诱发的诱导抗性中起作用。     

棘托竹荪子实体多酚氧化酶特性及其抑制剂的研究

以邻苯二酚为底物采用分光光度法对棘托竹荪(Dictyophora echinovolvata)子实体多酚氧化酶的酶学特性和不同抑制剂对多酚氧化酶活性的影响进行了研究。结果表明,棘托竹荪子实体多酚氧化酶的最适反应pH为8.0,最适反应温度为45℃,高温短时处理能显著抑制多酚氧化酶的活性;L-半胱氨酸(L-Cys)、氯化钠(NaCl)、维生素C(Vc)和柠檬酸(C6H8O7)等对多酚氧化酶均有抑制作用。经正交实验筛选的抑制剂组合(5.0 g/L L-Cys、20.0 g/L NaCl、1.5 g/L Vc、10.0 g/L C6H8O7)可以完全抑制多酚氧化酶的活性。     

一种烟粉虱成虫唾液酶鉴定与活性分析的方法

以B型烟粉虱Bemisia tabaci(Gennadius)成虫为材料,介绍了一种微型刺吸式昆虫唾液酶鉴定和分析的方法,主要包括人工饲养、唾液收集、唾液多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)的鉴定与活性分析。结果显示,B型烟粉虱在特异性嗜好寄主甘蓝上分泌的多酚氧化酶与过氧化物酶的比活力分别为嗜好寄主番茄上的1.54和1.65倍。该方法操作简捷,鉴定结果直观清晰,酶活测定灵敏,适合于其他微型刺吸式昆虫如蚜虫、木虱等的唾液酶研究。     

壳寡糖诱导黄瓜抗黄瓜黑星病的初步研究

本文研究了壳寡糖诱导黄瓜对黑星病的抗性作用。利用6 mg/mL壳寡糖溶液对苗期黄瓜诱导,进行病情调查统计及测定处理前后黄瓜叶片的主要防御酶系———苯丙氨酸解氨酶,过氧化物酶,多酚氧化酶,超氧化物歧化酶,过氧化氢酶的活性变化。结果显示,壳寡糖对黄瓜黑星病在10 d和17 d的诱抗效果分别为60.25%和47.59%,且作为诱导因子可显著提高黄瓜叶片内苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性,过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)活性也有所提高,但叶片内过氧化氢酶(CAT)活性无较明显变化。研究结果表明壳寡糖对黄瓜抗黑星病产生诱导作用,为研究壳寡糖作为新型生物农药提供了依据。     

黑腹果蝇先天免疫研究进展

先天免疫是昆虫适应复杂环境的关键,也是新型害虫防治的重要研究方向。昆虫通过模式识别受体识别环境中不同的病原物,激活先天免疫系统以清除病原物。昆虫的先天免疫系统主要包括体液免疫与细胞免疫,体液免疫包括免疫信号通路诱导产生抗菌肽、活性氧以及黑化作用等,细胞免疫包括血细胞的吞噬、包囊和凝结。本文将重点总结黑腹果蝇Drosophila melanogaster在模式识别受体、免疫信号通路和细胞免疫相关方面的研究进展,为进一步研究其他经济昆虫与农业害虫的免疫机制,提高生产经济效益提供参考。     

伯氏致病杆菌IDP16 蛋白抑制大蜡螟的免疫反应

[目的]从伯氏致病杆菌(Xenorhabdus bovienii)胞外组分中分离纯化出能够抑制大蜡螟(Galleria mellonella)免疫反应的一种蛋白,研究其在昆虫病原线虫及其共生菌致病过程中的作用.[方法]采用硫酸铵沉淀和柱层析的方法对活性蛋白进行分离和纯化,通过体内注射并观察血淋巴黑化进行活性蛋白的筛选;采用荧光微球和琼脂糖小球评价活性蛋白对血细胞吞噬、包被作用的影响;采用双向电泳结合质谱分析对活性蛋白进行鉴定,设计引物用PCR的方法克隆其编码基因,利用pET 30a载体进行原核表达,以亲和层析纯化重组蛋白.[结果]纯化得到一个昆虫免疫抑制蛋白,命名为IDP16,该蛋白可显著抑制大蜡螟血淋巴中的多酚氧化酶活性,降低血细胞的吞噬和包被作用.克隆得到其编码基因并进行了原核表达,重组蛋白仍具有免疫抑制活性.[结论]伯氏致病杆菌产生的IDP16蛋白能够抑制昆虫的免疫反应,在共生菌和宿主昆虫互作过程中起着重要的作用.     

石油污染土壤的生物修复与土壤酶活性关系

研究了不同油浓度污染土壤经过两个为期125d的生物修复后的土壤中过氧化氢酶、多酚氧化酶和脂肪酶的酶活变化,分析了土壤中3种酶活性的变化特征与规律。结果表明,随着油浓度的增加,土壤中过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性下降,脂肪酶活性增加;经过生物修复后,土壤中的过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性在第二周期要比第一周期提高,而脂肪酶活性下降;这3种土壤酶活性变化受污染物浓度影响不显著,但不同浓度油污染土壤的修复对过氧化氢酶的影响要大于对多酚氧化酶和脂肪酶的影响。     

烟草愈伤组织多酚氧化酶研究

柳叶烟草愈伤组织中多酚氧化酶氧化邻苯二酚的活性明显高于氧化对苯二酚的活性。当以邻苯二酚为底物时,烟草愈伤组织多酚氧化酶分别在pH 5.6和pH 7.4有两个活性高峰。KCN、Dieca和m-CLAM对烟草愈伤组织多酚氧化酶活性都有明显抑制效应。根据凝胶电泳分析,继代培养愈伤组织多酚氧化酶同工酶有5条酶带,而巳分化出芽原基的愈伤组织和新分化长出的小叶都有7—8条酶带。继代培养的愈伤组织多酚氧化酶主要存在于除去线粒体的上清液中,线粒体部分也可测出酶活性。继代培养愈伤组织在接种后18天内,多酚氧化酶活性无重大改变。在此期间,Dieca对呼吸的抑制效应也变化不大。分化组织多酚氧化酶活性显著高于继代培养愈伤组织,在芽原基形成后,酶活性明显升高;此时Dieca对呼吸的抑制也由32%上升到47%。     

还原剂和抑制剂对荔枝果皮多酚氧化酶活性的影响

我们曾报道在荔枝果皮中有多酚氧化酶存在,发现硫脲和二乙胺基二硫代甲酸钠在一定浓度下均对此酶的活性呈促进作用(李明启等1963)。为要了解此促进作用是否和这二种抑制剂的还原性有关,以及寻找能抑制荔枝果皮多酚氧化酶的化合物,我们进一步试验几种还原剂和其他抑制剂对荔枝果皮多酚氧化酶活性的影响,本文报道所获得的结果。     

荔枝果皮多酚氧化酶的研究

本文报告在荔枝果皮中有多酚氧化酶存在,但荔枝果皮提取液在经煮沸后仍有部分的氧化对苯二酚的活性。在 pH4.0—6.8范围内,酶活性以在 pH6.8中为最强。此酶对邻苯二酚及对苯二酚均起氧化作用,但不能氧化间苯二酚及一元酚(对-甲酚和酪氨酸)。故从基质特异性来看,荔枝果皮的多酚氧化酶与漆酶相类似。抑制剂如硫脲及二乙胺基二硫代甲酸钠对荔枝果皮多酚氧化酶具有特殊的作用。硫脲对白蜡子荔枝果皮多酚氧化酶只呈暂时的抑制作用,以后抑制作用逐渐消失并转为促进作用,抑制时间及促进程度随浓度而异。硫脲对淮枝荔枝果皮多酚氧化酶则不呈抑制而只呈促进作用。低浓度(0.2mu)的二乙胺基二硫代甲酸钠对荔枝果皮多酚氧化酶呈抑制作用,但高浓度(2,4mM)则有强烈的促进作用。