昆虫变态发育的激素和营养调控研究进展与展望

变态发育是促进昆虫进化和多样性形成的重要因素之一。昆虫变态发育主要受到蜕皮激素和保幼激素的协同调控,通过信号通路诱导下游基因表达,保证蜕皮、组织重塑等生理过程的正确发生。除内在激素外,外在营养物质亦可通过营养信号影响激素信号进而控制变态发育进程。本文主要综述了近十年来我国科研工作者在昆虫变态发育的激素和营养调控机制研究方面所取得的突出成果,并对未来潜在的研究方向进行了展望,以期对我国的害虫防治和益虫利用研究提供理论指导。     

昆虫蜕皮行为的生理生化和分子生物学研究进展

羽化激素与蜕皮触发激素诱发昆虫蜕皮行为及蜕皮末期的其它生理变化。羽化激素在一些特定的脑神经分泌细胞中合成,在蜕皮激素的调控下,释放到中枢神经系统和血淋巴中。蜕皮触发激素是由Inka细胞分泌的,直接作用于中枢神经系统,触发前蜕皮和蜕皮行为。越来越多的证据表明羽化激素可能存在于所有的昆虫中,并作为一种调节蜕皮的一般性激素机制。     

昆虫激素作用原理概述

经过近40年来的不断实验和研究,已证实昆虫体内具有控制个体生长、发育、蜕皮、变态以及生殖等生理过程的内分泌系统,内分泌器官分泌出来的激素(内激素),借体液运送,作用于体内某些器宫,引起相应的生理变化过程。本文首先扼要地介绍一下关于脑激素、蜕皮激素和保幼激素在调节控制昆虫胚后发育过程中的生理作用,然后进一步概述蜕皮激素和保幼激素是如何起作用的。     

昆虫变态的激素与基因调控

昆虫变态是一个有趣而复杂的生物学现象,有不完全变态和完全变态。昆虫通过变态获得飞翔与生殖能力,扩大了生活范围,增强了适应能力。昆虫变态主要由咽侧体分泌的保幼激素和前胸腺分泌的蜕皮激素协同调控,众多基因参与。本文综合近几年的研究进展,重点介绍昆虫变态过程中保幼激素与蜕皮激素通过级联反应基因和microRNA调控的机制,以及保幼激素和蜕皮激素的合成调节机制。     

昆虫激素和抗激素类在蚕业上的应用研究进展

控制家蚕幼虫蜕变和变态的内分泌系统是脑一咽侧体一前胸腺。咽侧体分泌的保幼激素（JH）和前胸腺分泌的蜕皮激素（MH）调节着家蚕的幼虫蜕皮、变态等生命现象,而脑分泌的促咽侧体激素和促前胸腺激素又控制着这两种腺体的分泌活动。家蚕的MH和JH的化学结构早在60年代中期被先后阐明,70年代后对这两种主要激素在血淋巴中的浓度已能精确定量,从而阐明了发生幼虫蜕皮和变态的激素环境。与此同时,发现了一些天然化合物能影响家蚕正常的内分泌活动,导致早熟变态和其他生理变化（如体色变化、生有障碍等）,称之为抗激素类物质。家蚕内分…     

昆虫蜕皮的分子机理及应用

昆虫蜕皮是一个由PTTH启始的、激素介导的基因序列表达和相互作用的级联反应过程。阐明昆虫蜕皮的分子机理,不仅可以解释发育生物学的科学问题,为害虫控制提供新的思路,还可以从中发现新的可资生产应用的分子。作者通过蛋白质组学方法从棉铃虫Helicoverpa armigera Hubner蜕皮幼虫鉴定到30个差异表达的蛋白质。通过抑制性消减杂交技术,从棉铃虫蜕皮幼虫、变态决定幼虫和5龄取食幼虫鉴定到100个表达序列标签(EST)。证明其中的11个EST在蜕皮或变态时差异表达。通过RT-PCR方法克隆棉铃虫激素接受子3基因,研究该基因在发育中的表达模式。用该基因构建具有绿色荧光蛋白标记和多角体蛋白的基因重组病毒(AcMNPV-GFP-HHR3-Polh)。实验结果表明,AcMNPV-GFPHHR3-Polh病毒可以通过注射或口服感染棉铃虫,导致棉铃虫幼虫非正常蜕皮、生长延缓、半数存活时间下降。该研究显示昆虫蜕皮功能基因在害虫控制中有很好的应用前景。蜕皮功能基因的表达与调控、蜕皮激素介导的信号转导通路、变态过程中组织解体和重建的分子机理、激素调控基因顺序表达的分子机理、变态起始因子、JH受体等是本领域今后的主要研究方向。     

蜕皮激素及其对蟹虾养殖的影响

蜕皮激素及其对蟹虾养殖的影响房凯（四川绵阳师专生物系）（一）蜕应激素概况昆虫和甲壳动物蜕皮激素的研究是本世纪４０年代开始的。当时日本学者福田等人曾对家蚕进行结扎、断头及器官移植等试验,发现蚕的前胸腺的分泌活动与蜕皮及变态有着内在的密切联系。１９５４～...     

结合反相高效液相色谱和酶联免疫吸附法测定昆虫血淋巴中的蜕皮甾醇激素

【目的】昆虫体内的蜕皮酮和20羟基蜕皮酮(20E)是两种主要的蜕皮甾醇激素,其中蜕皮酮是20E的前体,而20E是有活性的蜕皮甾醇激素。本研究旨在建立一种测定昆虫血淋巴中蜕皮激素高效、稳定、准确的方法。【方法】采集家蚕血淋巴,抽提总蜕皮甾醇激素,利用反相高效液相色谱法(反相HPLC)分离并收集蜕皮酮与20E,进而利用酶联免疫吸附法(ELISA)测定家蚕血淋巴的总蜕皮甾醇激素、蜕皮酮和20E各自的滴度。【结果】计算出总蜕皮甾醇激素中蜕皮酮与20E的比例,推算出蜕皮酮合成和分泌、以及蜕皮酮转化为20E的能力。【结论】该方法高效、稳定、准确,可广泛应用于昆虫蜕皮甾醇激素滴度的测定。     

蜕皮激素和IIS-TORC1信号的分子互作

蜕皮激素信号主导调控昆虫的蜕皮和变态,决定昆虫的发育时间;IIS-TORC1信号整合生长因子、激素、营养和能量信号,决定昆虫的生长速率。蜕皮激素和IIS-TORC1信号之间发生3种分子互作:(1)IIS-TORC1信号促进前胸腺和卵巢合成蜕皮激素前体。(2)在蜕皮和变态期间,蜕皮激素抑制脂肪体细胞内IIS-TORC1信号、Myc的转录、细胞生长及其内分泌功能,导致脑神经分泌细胞分泌胰岛素样肽的功能减弱,从而降低昆虫全身性的IIS-TORC1信号。(3)在幼虫摄食期间,胰岛素信号抑制FOXO的转录活性,降低了蜕皮激素受体EcR的转录共激活因子DOR编码基因的转录水平,从而阻碍了蜕皮激素信号传导。蜕皮激素信号和IIS-TORC1信号协同调控发育时间和生长速率共同决定昆虫的个体大小。     

家蚕蜕皮与变态的内分泌调控

家蚕的蜕皮与变态是由前胸腺分泌的脱皮素（ｍｏｌｔｉｎｇ ｈｏｒｍｏｎｅ或 ｅｃｄｙｓｔｅｒｏｉｄ简称 ＭＨ）及由咽侧体分泌的保幼激素（ｊｕｖｅｎｉｌｅ ｈｏｒｍｏｎｅ）控制的,而促有前胸腺激素（ｐｒｏｔｈｏｒａｃｉｃｏｔｒｏｐｉｃ ｈｏｒｍｏｎｅ,以下简称ＰＴＴＨ）的功能为刺激前胸腺分泌蜕皮素。笔者近１０年来从家蚕内分泌体系的一系列研究中发现,蜕皮素浓度的变化可以通过控制咽侧体的保幼激素的生物合成来影响幼虫发育,而ＰＴＴＨ的信息传递可通过调控前胸腺的功能,进而影响血淋巴中蜕皮素浓度。     

昆虫蜕皮激素信号转导途径研究进展

蜕皮与变态是全变态昆虫典型的发育特征。调控昆虫蜕皮与变态的激素主要有蜕皮激素和保幼激素。目前已经阐明了蜕皮激素的核受体EcR及部分核信号转导途径,但蜕皮激素是否存在膜受体及膜信号转导途径研究很少。研究证明,蜕皮激素存在细胞质中的信号转导分子和途径,蜕皮激素通过NTF2和Ran调控EcR入核启动基因转录。蜕皮激素使细胞质中的热休克蛋白Hsc70部分入核与USP结合启动基因转录。蜕皮激素通过蛋白激酶PKC使伴侣蛋白calponin磷酸化,参与蜕皮激素信号途径的基因转录。这些研究结果说明蜕皮激素除了有核受体和核受体信号转导途径外,还存在细胞膜受体和细胞膜信号转导途径。     

昆虫蜕皮激素生物合成及其神经肽调控

蜕皮激素是对节肢动物体内类固醇激素的统称,昆虫的蜕皮激素主要由内分泌器官前胸腺合成,具有诱发幼虫周期性蜕皮以及最终变态蜕皮的生理功能。近期的研究工作阐明了前胸腺中原先被称为"黑箱"的一系列酶促反应步骤,此外促前胸腺激素受体的成功鉴定使人们对PTTH信号转导通路调控前胸腺蜕皮激素合成有了更深入的理解。     

放射免疫法测定粘虫末龄幼虫期和蛹期蜕皮甾酮类滴度简报

<正> 蜕皮甾酮类是最重要的昆虫激素之一,它在昆虫生长和变态过程中起着极重要的作用。近十年来,由于蜕皮激素放射免疫法的建立和一些微量分析方法的应用,对于蜕皮甾酮类的研究取得较快的进展,并且揭示了一些新的现象。我们应用放射免疫法测定了粘虫末龄幼虫期和蛹期血淋巴内蜕皮激素滴度的变化,现简报如下。     

Insect ecdysteroids biosynthesis and its regulation by neuropeptides

蜕皮激素是对节肢动物体内类固醇激素的统称,昆虫的蜕皮激素主要由内分泌器官前胸腺合成,具有诱发幼虫周期性蜕皮以及最终变态蜕皮的生理功能.近期的研究工作阐明了前胸腺中原先被称为“黑箱”的一系列酶促反应步骤,此外促前胸腺激素受体的成功鉴定使人们对PTTH信号转导通路调控前胸腺蜕皮激素合成有了更深入的理解.     

介绍一种脑神经分泌细胞的染色方法

<正> 昆虫脑神经分泌细胞能分泌多肽激素,控制昆虫的生长、发育及变态。但是这类细胞的类型与分布仍不完全清楚。昆虫种类繁多,脑神经分泌细胞的结构与种类都具有明显的差别。因此,选择比较理想的染色法对不同昆虫     

β-蜕皮激素对蚕豆离体叶片光合和呼吸强度影响的初步研究

昆虫体内分泌脱皮激素能引起细胞的染色体膨大,致使昆虫蜕皮;可是在植物体内也含有这种激素。目前已从约40种植物中分泌出蜕皮激素。云南露水草的蜕皮激素含量也很高。为什么在植物体内产生蜕皮激素呢?一般认为它有防治昆虫的作用。但除此之外,对植物本身的生理活动起什么作用呢?有人认为它对植物的作用类似生长素。也有人     

昆虫蜕皮激素受体研究进展

昆虫的蜕皮激素(molting hormone,MH)是甾醇类激素,在昆虫体内的活性形式为20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone,20E)。在昆虫的正常发育过程中,昆虫的蜕皮、变态和繁殖受到蜕皮激素的调控。昆虫蜕皮激素受体(ecdysone receptor,EcR)和超气门蛋白(ultraspiracle,USP)均属于核受体超家族成员,具有核受体的结构特征,包括A/B域(转录激活域transactivation domain)、C域(DNA结合域DNA-binding domain,DBD)、D域(铰链域hinge region)、E域(配体结合域ligand binding domain,LBD)和F域。蜕皮激素受体在昆虫蜕皮、变态和繁殖等重要的生命过程中的级联反应启动位置,对昆虫的生长发育和繁殖的正常完成有着非常重要的作用。蜕皮激素通过与蜕皮激素受体和超气门蛋白组成的复合体相互作用,然后启动一系列级联反应的过程。本文介绍了EcR和USP的结构和功能,以及它们与蜕皮激素相互作用的机理,并对EcR在农业害虫防治等方面的应用进行了介绍,并讨论了研究中遇到的问题以及对未来的研究进行展望。     

植源性昆虫生长调节剂

昆虫中存在一类含量少而生理作用极为显著的活性物质,其中包括昆虫激素、昆虫信息素和昆虫毒素等。昆虫激素又称变态激素,一般包括脑激素、保幼激素和蜕皮激素等。昆虫的胚胎后发育与成熟过程是受体内这些激素控制的。若破坏激素系统的平衡,如外加过量的这种激素或对抗这种激素的物质,就会阻碍昆虫的正常生长、分化和变态的程     

蜕皮激素与其受体EcR-USP的转录调控机制

蜕皮激素20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone, 20E)是一种典型的类固醇激素, 主导调控昆虫的蜕皮、变态、生殖等重要生理过程。20E受体EcR-USP已被鉴定近20年, 20E与其受体复合物的转录调控机制也有了许多重要突破。已有研究表明： （1）20E受体由核受体EcR和USP形成; （2）EcR-USP异源二聚体在分子伴侣蛋白复合物的协助下获得DNA结合活性; （3）20E通过解除共阻遏因子和募集共激活因子来激活EcR USP异源二聚体并启动下游基因的转录; (4）20E-EcR-USP配体-受体复合物引发20E初级应答基因的表达, 由20E初级反应基因编码的转录因子诱导表达的20E次级应答基因级联放大20E信号, 从而调控昆虫蜕皮、变态、生殖等生理过程。     

MicroRNA在昆虫变态及生殖过程中的调控作用

MicroRNA（miRNA）是一类广泛存在于真核生物中的小分子非编码RNA,通过抑制靶基因的翻译过程或降解靶基因的mRNA,在转录后水平上调控基因表达。在昆虫中已报道了大量的miRNA,其中部分miRNA的功能得到了解析。在昆虫变态过程中,let-7, miR-100, miR-125, miR-34, miR-14, miR-8, miR-281和 miR-252-3p能够作用于保幼激素或蜕皮激素信号通路,影响昆虫蜕皮、化蛹或翅、足及神经系统的发育。在昆虫生殖阶段,bantam, miR-184和miR-275影响生殖干细胞的分化或卵子发生。本文在介绍miRNA生物合成和作用机制的基础上,重点对昆虫变态与生殖过程中miRNA的最新研究进展进行综述。