甜菜夜蛾围食膜肠粘蛋白基因SeM-8的克隆、序列分析及在不同组织中的表达检测

昆虫肠粘蛋白（invertebrate intestinal mucin, IIM）是围食膜（peritrophic membrane, PM）的重要蛋白组分之一,在保护昆虫免受微生物侵染方面起着非常重要的作用。本研究以甜菜夜蛾Spodoptera exigua 5龄幼虫中肠总RNA为模板,根据已知的甜菜夜蛾肠粘蛋白SeIIM-8基因的cDNA序列（GenBank登录号：ABW06596）设计引物,利用RT-PCR技术扩增得到甜菜夜蛾肠粘蛋白基因SeM-8,序列分析发现其开放阅读框（open reading frame, ORF）长2 703 bp,编码900个氨基酸残基,预测分子量为95.7 kDa。序列分析表明,其氨基酸序列（GenBank登录号：GU255994）与棉铃虫Helicoverpa armigera（Hübner）,粘虫Mamestra configurata和小菜蛾Plutella xylostella肠粘蛋白的一致性分别为48%,49% 和45%。Western blot分析结果表明,SeM-8粘蛋白在甜菜夜蛾即将孵化的卵和5龄幼虫的围食膜、中肠和粪便中都有存在,在5龄幼虫马氏管、脂肪体、唾腺、血淋巴等组织部位没有发现。本研究为进一步研究IIM结构和功能,寻找生物防治新靶标奠定了理论基础。     

刚果红对棉铃虫中肠围食膜的影响及其病毒增效作用

通过观察棉铃虫幼虫正常围食膜（peritrophic membrane, PM）的形态、结构和组成,研究了刚果红对棉铃虫幼虫围食膜的破坏作用及其对棉铃虫核多角体病毒（HaNPV）的增效作用。结果表明,棉铃虫的围食膜分布于整个中肠,包裹着食物呈液囊状,类似于Ⅰ型围食膜;健康的围食膜呈无色、透明网状结构,并具有一定韧性,经刚果红染色后呈现桔红色。使用不同浓度梯度的刚果红喂食5龄幼虫,结果显示摄取含1.5%和2.0%刚果红的饲料2.5 h后,宿主不能形成完整的围食膜,而是形成易脆无弹性的围食膜碎片。经过恢复实验后发现,刚果红对围食膜的破坏作用是瞬时的,可以在较短时间内得到修复。用1.0%刚果红喂食初孵幼虫,发现1.0%刚果红对棉铃虫的幼虫生长不能产生明显的影响。1.0％刚果红能加强棉铃虫幼虫对HaNPV的敏感性,缩短病毒杀虫时间,能使5龄幼虫的病毒感染致死率达到63％,对HaNPV具有非常显著的增效作用。     

昆虫围食膜的研究进展

围食膜是大多数昆虫中肠内的半透性薄膜 ,主要由几丁质、蛋白质构成。依据其形成的方式分 :Ⅰ型围食膜 ,由整个中肠细胞分泌形成多层管状膜 ;Ⅱ型围食膜由中肠前端特殊的细胞分泌成连续的套筒管状膜。由于位于食物与中肠上皮细胞间而在中肠生理中起重要作用 ,围食膜保护中肠上皮免于机械损伤以及病原菌、毒素的入侵 ;作为半透膜以及将中肠分为不同的区室而在营养物质的消化和吸收中具有重要作用。该文综述了有关围食膜结构、组分、功能、通透性以及与害虫防治的关系等方面的研究进展。     

棉铃虫围食膜的蛋白质组鉴定

【目的】围食膜(peritrophic membrane, PM)是昆虫抵御随食物摄入的病原微生物入侵的第一道天然屏障。本研究旨在鉴定出农业重大害虫棉铃虫Helicoverpa armigera围食膜的总蛋白成分,为进一步揭示昆虫围食膜的形成机制及研发新颖的害虫控制策略奠定基础。【方法】剥离棉铃虫5龄幼虫PM,用三氟甲磺酸(trifluoromethane sulfonic acid, TFMS)处理,采用液质联用技术(LC-MS/MS)鉴定围食膜蛋白质组,然后对鉴定结果进行生物信息学分析。【结果】本研究共鉴定出棉铃虫幼虫围食膜蛋白质169个,是目前鉴定最多的棉铃虫围食膜蛋白。通过GO分析,可以将这些鉴定的蛋白分为细胞组分、分子功能和生物学过程三大类;KEGG富集结果显示,鉴定蛋白可以富集在12条代谢通路中;蛋白互作分析(protein protein interaction, PPI)结果表明,以ACC和CG3011等蛋白为核心可以形成蛋白互作网络。【结论】本研究鉴定了169个棉铃虫幼虫围食膜蛋白质,并对其进行了GO, KEGG和PPI分析,结果有助于人们全面理解昆虫围食膜的分子结构和功能。     

华北大黑鳃金龟两种围食膜蛋白cDNA的分子克隆与序列分析

本文以华北大黑鳃金龟Holotrichia oblita中肠为材料,依据Stratagene公司文库构建试剂盒方法,构建其中肠cDNA表达文库,该文库滴度为1.9×106 pfu/mL,重组率为99.97%。依据现代免疫学原理,利用棉铃虫Helicoverpa armigera围食膜蛋白多克隆抗体筛选文库,得到两个编码华北大黑鳃金龟围食膜蛋白的cDNA克隆Ho-Peritrophin1与Ho-Peritrophin2,其cDNA长分别为2 385 bp和1 633 bp,在PolyA末端上游各有3个多聚腺苷酸信号序列AATAAA,最长开放阅读框(ORF)分别编码729个和477个氨基酸,与粉纹夜蛾Trichoplusia ni CBP2(chitin binding protein 2)的相似性最高,分别为21.9%和19.1%。结构域分析表明,Ho-Peritrophin1与Ho-Peritrophin2分别具有9个和6个几丁质结合功能域,只含有较少的O-糖基化位点,不含有类粘蛋白结构域。胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶对两种蛋白的作用位点主要位于几丁质结合功能域(chitin binding domain, CBD)内部,而因受几丁质结合功能域保护,这两种蛋白能够抵抗这些蛋白酶的降解。与正常CBD比较,这两种蛋白C端的CBD只含有4个Cys,只在第1与第3、第4与第5个Cys之间形成两对二硫键,缺少由第2与第6个Cys形成的二硫键。推测其N端还应包括信号肽序列和几丁质结合功能域的未知序列。     

棉铃虫幼虫中肠类胰蛋白酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

根据昆虫类胰蛋白酶序列的保守性设计了一对引物,以棉铃虫（Helicoverpa armigera)幼虫中肠总RNA反转录出cDNA第一链作为模板,利用RT－PCR,分离出了一种棉铃虫类胰蛋白酶（HaT)基因的cDNA序列。分析表明该cDNA序列的开放阅读框为696bp,编码一个由231个氨基酸残基组成的多肽,推测的氨基酸序列具有His57,Asp102,Ser192组成的电荷中继网,决定胰蛋白酶底物专一性的Asp189,底物结合部位的Gly216和Gly226残基,及其它胰蛋白酶结构上的保守区域。氨基酸序列同源性比较表明：HaT同其它鳞翅目昆虫类胰蛋白酶有较高的同源性,同源性在44％－79％之间。为研究棉铃虫类胰蛋白酶基因（hat)编码产物的活性,将其插入原核表达载体pGEX4T-3和pET23b中,并在大肠杆菌中进行了诱导表达,结果表明,GST－HaT融合蛋白在大肠杆菌中进行了特异表达,非融合形式的表达产物HaT具有胰蛋白酶催化活性。     

棉铃虫幼虫取食Vip3Aa蛋白后的中肠组织病理变化

为了进一步明确Vip3Aa的作用机制, 利用透射电镜观察了棉铃虫4龄幼虫取食含Vip3Aa蛋白饲料后中肠杯状细胞的病理变化, 并比较了其病变与取食含Cry1Ac饲料后棉铃虫组织病变的差异。取食含Vip3Aa饲料后, 棉铃虫幼虫的中肠杯状细胞逐渐发生病变, 主要表现为： 微绒毛肿胀、 脱落; 细胞核核膜界限不清晰, 染色质分布不均匀; 线粒体变形、 数量减少, 内脊不清晰; 内质网杂乱不规则、 数量减少。与取食Cry1Ac的棉铃虫相比, 取食Vip3Aa的棉铃虫中肠杯状细胞发生病变较为缓慢, 在取食12 h后才发现明显病变, 随着取食时间的增加病变越来越明显; 而取食Cry1Ac的棉铃虫2 h后中肠杯状细胞就出现明显病变。本研究可为Vip3Aa作为新毒素策略的重要蛋白在棉铃虫Helicoverpa armigera综合防治中更好地发挥作用提供理论依据。     

棉铃虫羧酸酯酶基因的克隆、序列分析及组织表达

为了从分子水平上研究棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner) 对杀虫剂抗性的产生机理,本文通过RT PCR和RACE方法首次从棉铃虫中肠中克隆了一个羧酸酯酶全长cDNA序列。序列分析表明,该基因包含一个1 794 bp的开放读码框,129 bp的5′UTR和139 bp的3′UTR区域。该基因编码597个氨基酸, 推测编码蛋白质的等电点pI为4.92,分子量为67.1 kD,GenBank登录号为EF547544。通过对氨基酸的同源性分析表明,该羧酸酯酶与斜纹夜蛾Spodoptera litura羧酸酯酶的同源性最高,达60%。半定量RT-PCR分析表明,该基因在中肠组织中表达量最高,在脂肪体和生殖腺中表达量较低,在头部则不表达。推测该羧酸酯酶基因可能主要参与棉铃虫对外源物质的解毒代谢。     

取食Cry2Ab蛋白后棉铃虫幼虫中肠组织的病理变化

为了明确Cry2Ab杀虫蛋白的作用机制, 利用透射电镜观察了棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)3龄末幼虫取食含Cry2Ab蛋白（8 μg/g）饲料后中肠的组织病理变化, 并与分别取食含Cry1Ac蛋白（0.97 μg/g）饲料和正常饲料的棉铃虫进行了比较。结果表明： 棉铃 虫取食Cry2Ab蛋白后中肠细胞及其细胞器均发生了明显的病变, 主要表现为： 中肠杯状细胞的杯腔肿胀或拉长, 部分柱状细胞被杯状细 胞挤压出来, 微绒毛脱落, 细胞核皱缩, 质膜和核膜不清晰, 染色质凝聚, 线粒体拉伸变形, 内质网肿胀断裂; 并且随着取食时间 的延长病变越来越明显。与取食Cry1Ac蛋白的棉铃虫相比, Cry2Ab引起棉铃虫中肠组织发生病变的速度较慢。本研究可为Cry2Ab作为转基 因棉花的重要杀虫蛋白在将来更好地发挥作用提供理论依据。     

棉铃虫中肠钙粘蛋白基因的克隆、表达及Cry1A结合区定位

钙粘蛋白是动物糖蛋白的一个家族, 在细胞与细胞间粘附过程中起着重要作用. 最近的研究表明, 昆虫中肠膜上的钙粘蛋白是Bt毒素Cry1A的受体, 它的变异与昆虫对Bt产生抗性有关. 通过简并引物PCR扩增结合RACE技术克隆了编码棉铃虫中肠钙粘蛋白的完整cDNA序列, 该cDNA全长5581 bp(已经在GenBank中登记, 序列号为AF519180), 编码1730个氨基酸, 预测分子量和等电点分别为195.39 kD和4.23. 推导的氨基酸序列包括一个信号肽、一个前蛋白区、11个钙粘蛋白重复、一个靠近细胞膜的区域、一个跨膜区和细胞质内部分. 序列比较结果表明, 推导的氨基酸序列与烟蚜夜蛾钙粘蛋白氨基酸序列同源性最高, 达到84.2%; 与家蚕、烟草天蛾和棉红铃虫的钙粘蛋白氨基酸序列同源性分别为60.3%, 57.5%和51.0%. 用PCR方法获得了不同大小的钙粘蛋白基因片段, 缺失体表达和配体结合试验表明, 重组钙粘蛋白能与Cry1Ac发生结合, 结合区位于第1217～1461位的244个氨基酸组成的肽链上. 半定量RT-PCR结果表明, 钙粘蛋白主要在棉铃虫中肠表达, 在前肠和后肠表达量很低, 在肠道以外的组织中不表达. 棉铃虫对Cry1Ac产生抗性后, 钙粘蛋白的表达量明显降低. 证实了棉铃虫中肠钙粘蛋白是Bt毒素Cry1Ac的受体, 并且将钙粘蛋白与Cry1Ac结合的区域定位到244个氨基酸组成的肽链上, 推测钙粘蛋白表达量降低是棉铃虫对Cry1Ac产生抗性的主要原因之一. 以上研究对于明确棉铃虫对Bt产生抗性的机制以及发展分子技术快速检测田间抗性基因的频率具有非常重要的意义.     

Relationship between oviposition preference and offspring performance in Australian Helicoverpa armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae)

Abstract We investigated the oviposition preference and larval performance of Helicoverpa armigera under laboratory conditions to determine if the oviposition preference of individual females on maize, cowpea and cotton correlates with offspring performance on the leaves of the same host plants. The host-plant preference hierarchy of females did not correlate with their offspring performance. Female moths chose host plants that contributed less to their offspring fitness. Plant effects accounted for the largest amount of variation in offspring performance, while the effects of female (family) was low. The offspring of most females (80%, n  = 10) were broadly similar, but 20% (two out of 10), showed marked difference in their offspring performance across the host-plant species. Similarly, there was no relation between larval feeding preference and performance. However, like most laboratory experiments, our experi-mental design does not allow the evaluation of ecological factors (for example, natural enemies, host abundance, etc.) that can play an important role in larval performance in the field. Overall, the results highlight the importance of carrying out preference performance analysis on the individual or family level, rather than pooling individuals to obtain average population data.     

Partial purification of Cytochrome P450 from Helicoverpa armigera (Hübner)

Abstract The cytochrome P450 (Cyt‐P450) proteins from the fat body and midgut of the cotton bollworm, Helicoverpa armigera, were respectively partially purified by a set of purification procedures including differential centrifugation, solubilization of CHAPS, protein precipitation by PEG precipitation and DE‐32 column chromatography. The Cyt‐P450 was detected by methods of CO difference spectrum and SDS‐PAGE. Fraction of detergent solubilized microsomes from the fat body of H. armigera was purified more than 17‐fold. Three protein bands were detected by SDS‐PAGE with molecular masses of 70 600, 63 300 and 571 200Da. It is possible that the proteins with molecular mass of 63 300 and 571 200Da were the isozymes of Cyt‐P450.     

Pattern of cross-resistance in pyrethroid-selected populations of Helicoverpa armigera Hübner (Lep., Noctuidae) from India

Abstract:  In Helicoverpa armigera , withdrawal of selection pressure resulted in a two- to fourfold increase in susceptibility to synthetic pyrethroids and continuous selection enhanced the resistance level by four- to fivefold to the respective pyrethroids at the end of the 14th generation. Populations selected for resistance to one pyrethroid showed positive cross-resistance to all other pyrethroids, but no cross-resistance to endosulfan and thiodicarb. There was a significant increase in mixed-function oxidase activity with advancing generation suggesting its possible role in the positive cross-resistance among the pyrethroids. The induction of carboxyl esterases in pyrethroid-selected populations may have resulted in the activation of indoxacarb, thereby accounting for the observed negative cross-resistance.     

棉铃虫化学感受蛋白HarmCSP6二聚体的组织表达分析及气味结合特征

为了研究棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)化学感受蛋白（chemosensory proteins, CSPs）在嗅觉识别过程中的功能, 本研究克隆并在原核细胞中表达了棉铃虫化学感受蛋白HarmCSP6, Western blot和快速液相色谱（fast protein liquid chromatography, FPLC）检测证实该HarmCSP6蛋白以二聚体的形式表达。实时荧光定量PCR检测发现HarmCSP6基因在雌雄虫触角中表达量很高, 在雌虫足及翅中也有一定程度的表达。该二聚体蛋白与22种气味分子的荧光竞争结合实验结果表明, 该蛋白与醛类及萜烯类等气味小分子具有较强的结合能力。通过研究该蛋白与小分子的结合, 筛选出合适的气味, 从而为开发棉铃虫引诱剂及驱避剂提供理论依据。     

棉铃虫幼虫唾液腺cDNA文库的构建及EST分析

棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)幼虫唾液中的各种酶类及各种生化组分在棉铃虫与植物相互作用及协同进化中起到重要作用; 唾液腺是棉铃虫唾液成分的合成器官。本研究通过构建棉铃虫幼虫唾液腺全长cDNA文库, 测序得到1 502条EST序列, 聚类分析后获得821个unigenes, 为筛选棉铃虫与寄主互作信号因子提供基因信息资源。使用Blast2 GO软件对821个unigenes进行了比对和功能注释, 初步获得棉铃虫幼虫唾液腺中mRNA的构成特征。结果显示, 在棉铃虫唾液腺ESTs文库中, 鉴定得到脂类相关消化酶基因17个, 糖类相关消化酶基因5个, 半胱氨酸蛋白酶基因1个, 丝氨酸蛋白酶基因20个（其中16个为新发现）, 提示唾液腺的主要功能是分泌消化酶进行预消化; 还发现在棉铃虫幼虫唾液腺中存在表皮蛋白、 气味结合蛋白和化学感受蛋白基因。结果为研究棉铃虫预消化系统打下基础。