七星瓢虫的卵黄发生:保幼激素类似物对卵黄原蛋白合成的调节

本文用脂肪体体外培养方法,研究了取食天然食物和基础人工饲料的七星瓢虫雌虫中卵黄原蛋白、其他分泌蛋白和RNA合成的发育期变化,以及保幼激素类似物ZR-512的调节作用。结果表明:(1)取食蚜虫的雌虫脂肪体羽化后3天即开始合成卵黄原蛋白。11天时合成急剧上升,13天到达最高峰。脂肪体RNA的合成随发育天数而逐渐上升,第9天出现高峰。(2)取食基础人工饲料的雌虫脂肪体合成卵黄原蛋白的能力很弱;在羽化后20天内一直停留在极低的水平,所合成的卵黄原蛋白仅为取食蚜虫时合成高峰的3%。其他分泌蛋白的合成被抑制的程度小得多。脂肪体的RNA合成也一直比较低。(3)取食基础人工饲料的雌虫点滴或喂食ZR-512后,卵黄原蛋白的合成在高峰期比对照组分别增加44倍和67倍。而其他分泌蛋白的合成仅比对照组提高近3倍,表明保幼激素对卵黄原蛋白合成有特别明显的促进作用。激素处理后脂肪体RNA的合成比对照组提高6—7倍,证明保幼激素作用于转录水平。     

七星瓢虫的卵黄发生:体外培养的脂肪体中卵黄原蛋白的合成

为了深入研究七星瓢虫的卵黄发生及其激素调节机理,我们建立了脂肪体的体外培养方法,证明了脂肪体在体外培养条件下能够正常进行卵黄原蛋白的合成与分泌。在体外合成的卵黄原蛋白与体内合成的具有相同的电泳迁移率、免疫学特性和部分水解肽谱。放射性氨基酸在体外参人卵黄原蛋白的动力学与在体内的相似。用脂肪体的体外培养方法,结合放射免疫沉淀、SAS-聚丙烯酰胺凝胶电泳、放射自显影等技术,研究了不同发育期脂肪体的合成能力,以及取食人工饲料的雌虫中保幼激素类似物对卵黄原蛋白合成的促进作用。     

七星瓢虫的卵黄发生:脂肪体与卵巢中卵黄原蛋白的合成与分泌

本文利用[³H]亮氨酸参入及特异性抗体沉淀等方法,研究了七星瓢虫体外培养的脂肪体中卵黄原蛋白合成与分泌的动力学,以及不同发育期脂肪体与卵巢中卵黄原蛋白合成的定量变化。脂肪体中卵黄原蛋白的合成与分泌在培养1—4小时内直线上升,到6小时稍下降。保留在脂肪体内的卵黄原蛋白缓慢积累,但一直水平很低。卵黄原蛋白合成的最初30分钟,分泌速率较慢,60%以上的卵黄原蛋白保留在脂肪体内。1小时后分泌速率加快,70%以上的卵黄原蛋白被分泌,保留的卵黄原蛋白在4小时中逐渐被释放。在4小时,被分泌的卵黄原蛋白超过80%,最高可达92%。 在雌虫发育过程中,脂肪体中卵黄原蛋白合成的高峰在羽化后11—15天,所合成的卵黄原蛋白占整个发育期合成总量的80%。在合成高峰期分泌的卵黄原蛋白高达90%以上,但在发育的早期和晚期分泌的卵黄原蛋白仅占30%或稍多。 卵黄发生前的卵巢就开始合成卵黄原蛋白,但卵巢中卵黄原蛋白的合成高峰期与脂肪体中大致相同。与脂肪体相反,卵巢合成的卵黄原蛋白大部分保留在卵巢内。在卵黄发生盛期,卵巢合成的卵黄原蛋白为脂肪体合成的卵黄原蛋白的20%。     

七星瓢虫的卵黄发生:植入雄虫的卵巢中卵黄原蛋白的合成

为了证实七星瓢虫的卵巢能合成卵黄原蛋白, 并查明雄虫体内是否具有卵黄发生所必需的激素环境, 我们将刚羽化雌虫的一侧卵巢或数个卵巢管植入雄虫体内.移植的卵巢或卵巢管在雄虫体内能够发育, 其卵母细胞能沉积卵黄, 一部分可达成熟.体外培养证明移植的卵巢可合成卵黄原蛋白, 但受体雄虫的脂肪体不合成卵黄原蛋白, 而且其血淋巴中也不存在这种蛋白.用保幼激素类似物ZR-512处理受体雄虫, 可促进移植卵巢的发育, 但不能诱导其脂肪体合成卵黄原蛋白.此结果表明, 象大多数昆虫一样, 七星瓢虫的卵黄发生的性二型现象表现在激素的靶组织——脂肪体, 而不是激素本身.     

七星瓢虫卵黄原蛋白基因的表达mRNA的体外转译

七星瓢虫成熟雌虫脂肪体总RNA和poly(A)~+RNA中可转译mRNA的水平约为雄虫和不成熟雌虫的两倍,其中所含的卵黄原蛋白mRNA可在体外转译系统中指导卵黄原蛋白多肽的合成。 雌虫取食人工饲料时,其脂肪体RNA中可转译mRNA的水平很低,不能指导卵黄原蛋白多肽的合成。保幼激素类似物能诱导可转译卵黄原蛋白mRNA的出现。     

取食雄蜂蛹粉对龟纹瓢虫和异色瓢虫卵黄发生的影响

本文比较了龟纹瓢虫Proylea japonica和异色瓢虫Harmonia axyridis取食蚜虫和取食雄蜂蛹粉时的卵黄发生情况。当取食雄蜂蛹粉时,体内卵黄蛋白出现迟,积累速度慢,产卵前期长。但用保幼激素类似物ZR512点滴处理后则能达到与食蚜对照相当的水平。ZR512对取食雄蜂蛹粉瓢虫的作用显著大于取食岈虫者。进一步的研究表明,ZR512能促进这两种瓢虫取食雄蜂蛹粉,但对成虫的体重没有明显的影响。因此推论,雄蜂蛹粉基本能够满足这两种瓢虫生殖的营养需要,但对其内分泌有一定的影响,使瓢虫处于类似生殖滞育的状态。本文根据不同食物条件对卵黄蛋白发生的影响不同,建议用卵黄蛋白的量作为生理指标,以快速初步筛选和评估人工饲料。     

取食雄蜂蛹粉对龟纹瓢虫和异色瓢虫卵黄发生的影响

本文比较了龟纹瓢虫Proylea japonica和异色瓢虫Harmonia axyridis取食蚜虫和取食雄蜂蛹粉时的卵黄发生情况.当取食雄蜂蛹粉时,体内卵黄蛋白出现迟,积累速度慢,产卵前期长.但用保幼激素类似物ZR512点滴处理后则能达到与食蚜对照相当的水平.ZR512对取食雄蜂蛹粉瓢虫的作用显著大于取食岈虫者.进一步的研究表明,ZR512能促进这两种瓢虫取食雄蜂蛹粉,但对成虫的体重没有明显的影响.因此推论,雄蜂蛹粉基本能够满足这两种瓢虫生殖的营养需要,但对其内分泌有一定的影响,使瓢虫处于类似生殖滞育的状态.本文根据不同食物条件对卵黄蛋白发生的影响不同,建议用卵黄蛋白的量作为生理指标,以快速初步筛选和评估人工饲料.     

昆虫卵黄原蛋白和卵黄发生

近年来,昆虫卵黄发生(vitellogenesis)的机理和控制的研究是昆虫生理学中最活跃的研究领域之一。昆虫具有强大的繁殖力,能在短时间内产生大量含有卵黄的成熟卵。卵黄是由多种大分子组成的复合物,包括蛋白质、脂类和碳水化合物,其中蛋白质是主要成分。卵黄发生就是各种卵黄物质的形成及其在卵母细胞中的沉积。这是卵细胞发育成熟的必要前提。     

食料对于七星瓢虫取食和生殖的影响

七星瓢虫(Coccinella septempunctata)是蚜虫的重要天敌。1970年以来,在我国北方棉区大面积利用七星瓢虫防治棉蚜已取得优良成绩。为了确保瓢虫的来源以满足冶蚜在时间和数量上的要求,需要研究代饲料来维持越冬瓢虫的种群或进行人工繁殖。我们在1975年冬开始瓢虫代饲料的研究,证明以鲜猪肝、蜂蜜等配制的饲料能使成虫存活并产卵(动物所昆虫生理室,1977;动物所昆虫生理室等,1977)。我们注意到不同食料对成虫体重和产卵量均有明显影响;并认为取食量是一个主要问题,要提高以代饲料饲养瓢虫的工作,须先设法增加瓢虫对代饲料的取食量。     

七星瓢虫卵黄原蛋白基因的表达:保幼激素类似物对mRNA的诱导

在七星瓢虫(Coccinella septempunctata)中,保幼激素调控脂肪体中卵黄原蛋白基因的表达.蛋白质合成实验证明,保幼激素类似物大幅度地促进取食人工饲料的雌虫脂肪体中卵黄原蛋白的合成.保幼激素类似物的作用有高度选择性,使卵黄原蛋白占总蛋白的百分比提高12倍.取食人工饲料的雌虫中,脂肪体RNA含量及其转译活性均极低,转译产物中不存在卵黄原蛋白多肽.保幼激素类似物能显著提高脂肪体RNA的含量及其中可转译mRNA的水平.处理后的雌虫,象蚜虫饲养的成熟雌虫一样,其脂肪体RNA能在体外转译系统中指导卵黄原蛋白多肽的合成,并在变性琼脂糖凝胶电泳上显示一条高分子量的带(约5100核苷酸),初步鉴定为卵黄原蛋白mRNA.由此证明,保幼激素类似物能诱导卵黄原蛋白mRNA的出现和积累.     

七星瓢虫代饲料中水分的营养效应

我们以鲜猪肝匀浆、蜂蜜和蔗糖以5:1:1混合而成的代饲料来饲养七星瓢虫(Coccinella septempunctata),代饲料的含水量在50%左右。这种代饲料加水稀释使含水量不同,用来饲养成虫,试验比较了代饲料含水量不同时对取食量、体重增加、产卵量、食物利用率和食物转化率的影响。结果表明当代饲料含水量增加到75%和85%时鲜代饲料的取食量比以未稀释的代饲料为食时增加一倍,特别在饲养试验开始的数天。所以代饲料中的水分似乎有助食作用。但以干重量计算时这种差异并不显著。以含水量较高的代饲料为食时体重增加百分率较高,但含水量为75%的比85%的好。羽化后取食含水量为75%代饲料的成虫其产卵率为60%,而取食含水量为50%和85%饲料的其产卵率为40%。平均产卵前期(N=20)以取食含水量85%的代饲料的成虫最短,约为16天;而取食含水量50%和85%的约为20天。代饲料含水量较高时食物利用率较高,但食物转化率却以取食含水量较低的代饲料较高。这种情况当饲养期延长到1个月时可发生逆转。     

七星瓢虫成虫脂肪体核酸代谢与生殖滞育的关系

本文以微量萤光法测定七星瓢虫成虫繁殖期、滞育期脂肪体核酸、蛋白含量的变化,结果表明:繁殖期雌虫卵巢发育Ⅰ和Ⅱ级时RNA/DNA比值分别为2.47和4.50;卵巢发育至Ⅲ级时RNA/DNA比值出现高峰为8.44,Ⅳ级时降为3.60,产卵后显著下降至1.76。所以脂肪体RNA/DNA比值可做为卵黄蛋白合成的一项指标。 成虫羽化后,以短光照(每日9小时光照,15小时黑暗)诱导成虫滞育,测定预滞育期RNA/DNA比值及蛋白质含量分別为3.16及59微克/毫克脂肪体;进入滞育期则分别降为1.24和14微克/毫克脂肪体;滞育结束后RNA/DNA比值上升为7.04,蛋白含量为133微克/毫克脂肪体。 成虫繁殖期与滞育期不同阶段脂肪体核酸、蛋白量的差异反映卵黄蛋白合成水平。核酸蛋白质含量低可做为滞育出现的信号。而滞育结束后RNA/DNA及蛋白含量的增加,可做为滞育结束的一个生化指标。     

以化学纯饲料饲养北京的桃蚜

应用修改后的Dadd和Mitter(1966)全纯饲料配方配制成人工饲料饲养定居在北京温室烟草上的桃蚜 Myzus persicae可完成生活史井连续饲养3代。本文描述饲料配制、饲养和取食量测定的方法。这3代初羽化无翅孤雌胎生雌蚜的平均体重分别为:440±90.7μg,264±104.9μg和312±127.9μg。用放射性同位素稀释法测定取食量的结果得悉若虫期的总取食量每蚜约为1.74μg,相当于1.16μl。     

家蚕人工饲料的研究:饲料理化因素对家蚕摄食和生长的影响

本文研究了人工饲料某些理化因素对蚕儿摄食和生长的影响,从而阐明家蚕生长发育过程中在摄食行为和营养上的特点和变化。 1.试验表明:绿原酸、桑色素、肌醇可增进蚁蚕摄食:β-谷固醇、没食子酸对保证小蚕正常发育甚为重要,绿原酸、桑色素、肌醇也有良好影响;相比之下,上述一些因子对5龄大蚕的作用较小。此外未看到β-谷固醇对蚁蚕的摄食促进效果。 2.大豆粉的醚溶性成份中,含有影响蚁蚕摄食的忌避物质。大豆粉经90%甲醇处理,可以除去某种水溶性因子,有利小蚕生长;对比之下,上列因素对大蚕的损害较小。比较了二种常见防腐剂对家蚕摄食、成长的影响:山梨酸的饲蚕成绩优于丙酸。 3.在本试验基本组成条件下,收蚁、小蚕、大蚕所用饲料的含水率分别以77%、73%、71%左右为宜。实验说明,蚕儿饲育效果还受饲料中具有成形作用组份的影响。 4.调查了饲料pH和蚕儿摄食、成长的关系:以某些适宜的有机酸(如柠檬酸、抗坏血酸)调节饲料的pH在5左右为好。 5.由于不同发育阶段的蚕儿对摄食、成长促进因子的感受性和对忌避因素的耐受性均不相同,从而提出,对蚕儿作全龄饲育,至少应分别设计为收蚁用、1—4龄小蚕用、5龄大蚕用三种饲料。此外,不同品种家蚕对人工饲料适应性的差别,与对饲料理化条件需求的不同也有一定联系。灵活运用上述结果,将有助于改良饲料组成,降低成本和广辟原料来源。