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。     

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。     

昆虫中肠围食膜蛋白研究进展

围食膜是大多数昆虫中肠内壁附着的一层起润滑和保护作用的半透性粘膜, 按其形成方式不同分为Ⅰ型围食膜和Ⅱ型围食膜。围食膜主要由几丁质和蛋白质构成, 其中蛋白质对于维持围食膜的致密结构至关重要, 对围食膜蛋白的破坏可能会对昆虫的正常生长发育造成干扰, 甚至会导致低龄幼虫的死亡。本文介绍了围食膜的组成与结构, 阐述了昆虫围食膜蛋白研究的新发现、并依据结构特征对它们进行了分类, 总结了以围食膜蛋白为新靶标的害虫防治的可能途径, 讨论了当前围食膜蛋白研究的不足, 最后展望了今后围食膜蛋白研究的发展方向。     

甜菜夜蛾半胱天冬酶基因的克隆及对细胞凋亡诱导剂和病原微生物感染的表达响应

[目的]本研究旨在明确甜菜夜蛾Spodoptera exigua半胱天冬酶(caspase)在细胞凋亡诱导剂诱导和病原微生物胁迫下的表达模式,为丰富鳞翅目昆虫细胞凋亡机制研究奠定基础.[方法]利用RT-PCR技术从甜菜夜蛾3龄幼虫体内扩增两个半胱天冬酶基因(SeCasp-3和SeCasp-4)编码区的全长;利用qPCR...     

光增白剂对甜菜夜蛾围食膜结构的作用与影响

应用环境扫描电镜和生化技术研究了甜菜夜蛾Spodoptera exigua正常围食膜和光增白剂M2R处理围食膜的形态、结构和组成。结果表明：正常的围食膜表面光滑致密、无孔洞和缝隙;光增白剂处理的围食膜产生了孔缝。正常围食膜所含蛋白质的种类很多,经SDS-PAGE测定至少有17条多肽,分子量多在97.4kD以下,围食膜蛋白质的含量约为41.98%,糖的含量约为2.05%。光增白剂可以解离大部分围食膜蛋白,液滴法喂食幼虫蓝色葡聚糖2000 进一步证实了光增白剂能破坏围食膜的完整性。     

亚洲玉米螟中stuxnet基因的时空表达与功能分析

[目的]本研究旨在鉴定亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis中stuxnet (stx)同源基因Ofstuxnet(Ofstx),进一步明确ofstx基因的功能,探索基于表观遗传调控的害虫防治新策略.[方法]基于反转录技术获取亚洲玉米螟ofstx基因的全长cDNA序列,进行cDNA全长测序,分析其生物学信息;分别提取亚洲玉米螟不同发育阶段(3-5龄期幼虫)及不同组织(头、中肠、脂肪体)中RNA,并通过RT-qPCR技术检测ofstx基因在亚洲玉米螟不同发育阶段及不同组织中的相对表达量.[结果]亚洲玉米螟ofstx基因全长2112 bp,编码蛋白质含703个氨基酸,预测分子量76.98 ku,等电点8.30.比对其它物种Stx同源蛋白氨基酸序列发现其都含有UBL保守结构域.系统发育树分析发现与草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda所属的夜蛾科同源性较高.qPCR结果显示ofStx在脑内相对表达量最高,在3-5龄幼虫中,4龄幼虫体内总体表达量最高.[结论]ofstx基因主要在亚洲玉米螟脑内表达,幼虫阶段的第4龄期相较第3、第5龄期相对表达高,可能参与调控昆虫生长发育,具体功能有待进一步研究.     

昆虫体内的天然屏障——围食膜

昆虫围食膜是由昆虫中肠上皮细胞分泌的非细胞薄膜状结构,主要成份是几丁质、蛋白质和多糖,是昆虫抵御外界侵害的第一道天然屏障,能够保护中肠上皮细胞不受机械损伤并且能够抵御病毒、细菌及其他有害物质,防止化学损伤.昆虫病毒增效蛋白、荧光增白剂和几丁质酶等生物防治促进因子通过与围食膜上特异位点的结合,能够破坏围食膜结构,加速病原微生物对害虫的感染进程.就围食膜组分、结构、功能以及与害虫防治的关系等方面的研究进展进行综述,并且论述了以围食膜为害虫生物防治靶标的应用前景.     

取食不同食物的甜菜夜蛾幼虫感染核型多角体病毒后中肠组织的变化

【目的】观察取食人工饲料和3种寄主植物的甜菜夜蛾Spodoptera exigua 3龄幼虫感染核型多角体病毒后,其中肠组织的病理变化。【方法】核型多角体病毒感染甜菜夜蛾后,剖取围食膜观察在不同时间点围食膜的变化,以及采用组织切片法探究取食人工饲料和不同寄主植物的甜菜夜蛾感染病毒前后其中肠组织的病理变化。【结果】幼虫感毒后的围食膜首先由无色透明、具有弹性的圆桶状结构,变成乳白色、弹性降低的单片状结构,随着感毒后时间的推移,围食膜破坏严重,变成无弹性的碎片状。取食不同寄主植物和人工饲料的甜菜夜蛾在未感染病毒时其中肠组织都没有明显的变化,而感染病毒后甜菜夜蛾中肠组织围食膜被破坏或消失;中肠柱状细胞伸长、变形,细胞间隙变大,排列混乱,细胞脱落,肠壁变厚。此外,核型多角体病毒对取食人工饲料和不同寄主植物的甜菜夜蛾中肠组织的影响也存在差异,对取食人工饲料和黄豆的影响类似且最大、甘蓝次之,蕹菜最小。【结论】核型多角体病毒对甜菜夜蛾中肠组织具有显著的影响,且取食不同寄主植物时其影响存在明显差异。     

五种寄主植物对甜菜夜蛾幼虫中肠蛋白酶活性的影响

甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)是重要的多食性、暴食性农业害虫之一。其寄主广泛,可危害禾谷类、甜菜、蔬菜、棉花等作物及杂草。昆虫中肠胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶在昆虫消化和生长发育中起重要的作用。本研究分别用辣椒、豇豆、玉米、甘蓝、反枝苋5种寄主植物饲喂甜菜夜蛾幼虫,利用酶专性底物分别测定了甜菜夜蛾幼虫中肠总蛋白酶活性、强碱性胰蛋白酶活性、弱碱性胰蛋白酶活性和胰凝乳蛋白酶活性。结果表明:甜菜夜蛾中肠总蛋白酶活性、强碱性胰蛋白酶活性、弱碱性胰蛋白酶活性以及胰凝乳蛋白酶活性在不同寄主植物之间存在显著差异,取食反枝苋甜菜夜蛾各中肠蛋白酶活性均高,取食甘蓝的各中肠蛋白酶活性均低,而取食玉米、豇豆、辣椒居中且活性差异不显著。取食同一寄主植物(反枝苋或甘蓝)不同龄期甜菜夜蛾幼虫的中肠蛋白酶活性也各不相同,随着龄期的增加,各中肠蛋白酶活性总体呈下降趋势,2龄幼虫的酶活性偏高,而5龄的酶活性显著低于其他龄期的酶活性。本研究明确了不同寄主植物对甜菜夜蛾幼虫中肠蛋白酶活性的影响,结果对明确甜菜夜蛾对寄主的适应性及对以中肠蛋白酶为靶标的害虫防治具有一定参考价值。     

甜菜夜蛾几丁质脱乙酰酶SeCDA7的表达与结合活性分析

几丁质脱乙酰酶(Chitin deacetylase,CDA)是昆虫几丁质代谢酶系中的重要组分,是害虫防治的重要靶标。通过RT-PCR技术克隆得到编码甜菜夜蛾几丁质脱乙酰酶secda7基因(Gen Bank登录号为MG604929),该基因长1 431 bp,包含开放阅读框长1 134 bp,SeCDA7蛋白的预测分子量分别为43.156 k D。结构域分析显示,SeCDA7具有一个多聚糖乙酰基转移酶催化区,属于第Ⅴ类CDA蛋白。分别构建了原核和真核重组表达载体,利用大肠杆菌和Bac-to-Bac昆虫杆状病毒表达系统转染Sf9昆虫细胞,成功表达了SeCDA7蛋白,纯化SeCDA7蛋白并分析几丁质结合活性,结果表明SeCDA7蛋白具有几丁质结合活性;荧光定量PCR结果显示secda7基因主要在中肠组织表达。本研究实现了甜菜夜蛾几丁质脱乙酰酶基因secda7的外源表达,并鉴定出SeCDA7蛋白具有几丁质结合活性,为深入探究甜菜夜蛾几丁质脱乙酰酶的生理功能提供了理论依据。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism