小菜蛾PGRP-S2基因的克隆表达及功能分析

肽聚糖识别蛋白(peptidoglycan recognition protein,PGRP)对于昆虫来说是一种高度保守的病原识别蛋白。为阐明PGRP-S2在小菜蛾Plutella xylostella抵抗病原微生物过程中的作用,本研究结合RT-PCR和RACE技术克隆得到小菜蛾PGRP-S2基因的cDNA全长序列,命名为PGRP-S2(GenBank登录号:MG570190)。生物信息学分析结果表明,PGRP-S2的开放阅读框为588 bp,编码195个氨基酸;蛋白质预测分子量为21.46 kDa,理论等电点为8.46;编码蛋白具有PGRP超家族保守结构域和酰胺酶结构域,是典型的肽聚糖识别蛋白,包含一条信号肽,不存在跨膜结构;同源序列比对和系统进化树分析表明PGRP-S2与家蚕Bombyx mori的BmPGRP-S 1进化距离最近。利用大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)高效表达重组蛋白PxPGRP-S2,利用倒置显微镜及平板涂布观察重组蛋白对大肠杆菌E.coli和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus的作用,结果表明PxPGRP-S2蛋白能够与两种细菌发生结合并凝集细菌,但不具备直接杀菌功能。本研究为进一步研究基于PGRP-S2介导的小菜蛾免疫防御反应提供基础。     

一个调控抗菌肽表达的小菜蛾肽聚糖识别蛋白(PxPGRP-SA)

【目的】肽聚糖识别蛋白(peptidoglycan recognition proteins,PGRPs)是昆虫免疫系统中一类重要的模式识别蛋白。本研究旨在阐明经苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis侵染后,小菜蛾Plutella xylostella PGRP-SA基因(命名为Px PGRP-SA)在体内的表达模式和对抗菌肽基因的表达调控。【方法】本研究利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析B.thuringiensis侵染小菜蛾幼虫后Px PGRP-SA的转录模式,通过RNAi技术结合抗血清封闭实验检测Px PGRP-SA对小菜蛾抗菌肽基因的表达调控作用。【结果】qRT-PCR检测表明,小菜蛾4龄幼虫在注射具有活性的B.thuringiensis 6 h后,Px PGRP-SA在脂肪体和血细胞中表达量迅速上升,其中脂肪体中的表达量在注射24 h后达到高峰,而在血细胞中的表达量在18 h后达到高峰。RNAi沉默小菜蛾4龄幼虫Px PGRP-SA的转录后,可显著降低小菜蛾脂肪体中cecropin,moricin-2,lysozyme和defensin 4个抗菌肽基因及Dorsal和Sptzle基因的mRNA转录水平;注射anti-Px PGRP-SA封闭小菜蛾体内Px PGRP-SA的活性后,也可降低小菜蛾脂肪体中4个抗菌肽基因的mRNA转录水平;Px PGRP-SA转录沉默后,同时导致添食B.thuringiensis的小菜蛾幼虫的存活率明显降低。【结论】Px PGRP-SA参与了小菜蛾体内抗菌肽cecropin,moricin-2,lysozyme和defensin基因的表达调控,并在免疫防御B.thuringiensis的侵染过程中起了重要的作用。     

亚洲玉米螟酚氧化酶原的原核表达和性质分析

【目的】昆虫体内酚氧化酶原（PPO）是一种重要的天然免疫蛋白,参与昆虫的体液免疫和细胞免疫过程。本研究采用原核表达体系,大量表达可溶且具有活性的重组PPO蛋白,可用于各种酚氧化酶（PO）抑制剂的筛选,从而为创制抑制昆虫免疫系统的新型杀虫剂提供条件。【方法】利用从亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis 5龄幼虫体内克隆获得PPO基因,构建了pET-28b-PPO原核表达载体,在大肠杆菌Escherichia coli中重组表达了亚洲玉米螟PPO蛋白;采用Ni-NAT亲和层析柱快速纯化目的蛋白,进行了Western杂交鉴定;测定分析了重组PPO蛋白激活为PO后的酶学性质以及不同金属离子（Mg²⁺,Cu²⁺和Fe²⁺）对PPO二级结构的影响。【结果】融合蛋白PPO得到了表达和纯化。重组PPO蛋白激活为PO后最适反应温度为30℃,最适pH为7.2,以L-DOPA为底物时PO催化反应的V_max为140.8 U/mg·min,Km为2.96 mmol/L。Fe²⁺存在的情况下重组PPO蛋白中β-折叠结构成分显著增加至53.7%±4.6%,α-螺旋结构成分则显著下降至2.6%±1.2%（P<0.05）;有Mg2+存在的情况下,重组PPO蛋白中β-折叠结构成分显著下降,α-螺旋结构成分稍有上升。有Cu²⁺存在的情况下,重组PPO蛋白中β-折叠结构成分显著下降为10.0%±1.6%,而α-螺旋结构成分则上升至35.3%±6.9%。【结论】结果说明不同金属离子对重组PPO蛋白的二级结构有显著影响。     

根虫瘟霉不同菌株对小菜蛾幼虫血淋巴酚氧化酶原的激活作用

在对小菜蛾Plutella xylostella幼虫血淋巴酚氧化酶原的存在部位及免疫激活作用特点研究的基础上,比较了根虫瘟霉Zoophthora radicans不同菌株对酚氧化酶原激活系统的免疫激化及防御作用的差异。研究发现, 酚氧化酶原主要位于小菜蛾幼虫血细胞膜及血细胞裂解液中,极少存在于血浆中。在免疫激活剂昆布多糖存在下,分别测得小菜蛾幼虫血细胞碎片、血细胞裂解液和血浆的酚氧化酶活性为26.80 U,16.68 U和2.53 U。酚氧化酶原显著地受血浆和昆布多糖同时存在的激活,但两者单独存在时对酚氧化酶原的激活作用较弱。根虫瘟霉菌丝裂解液对酚氧化酶原有不同程度的激活作用,其激活作用在有血浆存在时显著增强,其酚氧化酶活性可提高2.9～3.4倍。各菌株间对酚氧化酶原的激活作用则以ARSEF1342菌株最强,ARSEF2699和F99101菌株次之,ARSEF1100菌株最弱。被激活的酚氧化酶可粘附于根虫瘟霉菌丝上并能产生黑化反应,各菌株间酚氧化酶粘附于ARSEF1342菌株的能力最强,粘附于ARSEF2699和F99101菌株的次之,粘附于ARSEF1100菌株的最弱。但酚氧化酶粘附于昆布多糖的能力显著强于各虫霉菌株,表明各菌株在一定程度上能逃避寄主的免疫识别;各菌株激活酚氧化酶原及酚氧化酶粘附于菌株强弱,与对小菜蛾毒力呈负相关性,表明高毒力菌株具有易逃避寄主免疫识别的趋向。     

棉铃虫不同虫态及虫龄血淋巴中酚氧化酶活力的比较

分别测定了棉铃虫Helicoverpa armigeraHübner不同虫态及虫龄血清和血细胞中酚氧化酶(phenoloxidase,PO)的活力。结果显示血清和血细胞中都有酚氧化酶活性,且血细胞中高于血清中。不同虫态及虫龄的血清和血细胞中酚氧化酶活力有很大的不同,血清和血细胞中酚氧化酶活力变化规律一致。3龄幼虫酶活力最高,5龄幼虫最低。酶活力大小依次为:3龄幼虫>预蛹>4龄幼虫>蛹>5龄幼虫     

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。     

棉铃虫血淋巴酚氧化酶活性的微量测定

昆虫血淋巴黑化的形成由激活酚氧化酶原的级联系统所引发 ,酚氧化酶在昆虫体液免疫中起着重要作用。用抗凝剂从棉铃虫血淋巴中分离获得了血浆及完整的血细胞 ,以L DOPA为底物 ,牛胰蛋白酶为激活剂 ,测定了血浆及血细胞裂解液中酚氧化酶及酚氧化酶原的活性。结果表明 ,血浆及血细胞中两者都有一定量的分布。这一昆虫血淋巴酚氧化酶的微量测定方法 ,所需样品量少 ,耗时短 ,简便易行。     

棉铃虫酚氧化酶原基因的克隆、序列分析和组织表达

利用RT-PCR和RACE方法,获得了棉铃虫Helicoverpa armigera酚氧化酶原(prophenoloxidase,PPO)基因一个亚型cDNA的完整序列。该序列全长2 405 bp,含有一个2 097 bp的开放阅读框,编码一个由698个氨基酸残基组成的蛋白质。推导的氨基酸序列与其他鳞翅目昆虫PPO2基因相应氨基酸序列有较高的同源性(76％～80％),同时该序列具有铜离子结合位点等PPO基因所具有的典型特征。组织特异性表达分析表明,该基因在棉铃虫血细胞、体壁和中肠中均有表达。     

抑太保对亚洲玉米螟表皮酚氧化酶及几丁质酶活力的影响

采用饲喂法,抑太保(Atabron,IKI-7899)对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis幼虫的LC₅₀约是灭幼脲Ⅰ号的1/10.体内和体外实验表明,抑太保及灭幼脲Ⅰ号均能导致幼虫表皮酚氧化酶及几丁质酶活力显著增高.与对照相比,饲喂抑太保及灭幼脲Ⅰ号,五龄幼虫表皮酚氧化酶活力分别增长276.00%和28.00%、几丁质酶活力分别增长42.25%和13.62%;腹腔注射抑太保及灭幼脲Ⅰ号,五龄幼虫表皮酚氧化酶活力分别增长74.86%和37.98%、几丁质酶活力分别增长68.18%和28.86%.我们认为,酚氧化酶及几丁质酶活力的增高应是抑太保及灭幼脲Ⅰ号导致玉米螟死亡的重要原因.     

亚洲玉米螟血淋巴中酚氧化酶的研究

酚氧化酶(Phenoloxidase,简称PO)大量存在于亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)幼虫的血浆中,血细胞中甚少.该酶的活力与幼虫的发育期相关,在蜕皮和化蛹前后活力达高峰.PO可以粘附在酵母菌细胞表面,但未发现具有调理作用.以Sephadex G-200层析,对PO进行了部分纯化,比活力可提高56倍.试虫感染酵母菌后,活体内血浆PO活力即刻下降;体外证明,感染血浆可抑制正常血浆PO活力,以胰蛋白酶和昆布多糖测试以及行耐温实验,表明该抑制物为蛋白质性质.对PO的防卫作用进行了简要的讨论.     

小菜蛾抗药性及其治理对策的研究进展

小菜蛾（Plutella xylostella L.）的抗药性研究是一项全球性的重要课题。本从其抗药性发展、抗药性机理研究进展、抗药性检测及研究手段的状况、抗药性治理对策等方面,对小菜蛾抗药性的研究进展进行综述。目前,对小菜蛾抗药性的分子水平上的探讨甚少。     

Molecular cloning and expression profiles of calreticulin gene from the diamondback moth,Plutella xylostella

Calreticulin (CRT) plays pivotal roles in Ca²⁺ homeostasis, molecular chaperoning, infection, inflammation and innate immunity. In an attempt to study the involvement of CRT in innate immunity, the full-length cDNA of calreticulin (PxCRT) was cloned from the diamondback moth, Plutella xylostella. It consists of 1674 bp (excluding poly-A tail) with a longest open reading frame (ORF) of 1197 bp encoding 398 amino acids. In silico analysis of PxCRT ORF reveals that it has various repeat motifs and endoplasmic reticulum retention signal found in all the calreticulin proteins. As expected, high amino acid sequence identities were found from other CRTs identified from Bombyx mori (87%), Galleria mellonella (87%), Apis mellifera (74%), Anopheles gambiae (74%), Tribolium castaneum (73%), Culex quinquefasciatus (73%), Rhodnius prolixus (72%), Nasonia vitripennis (71%), Drosophila melanogaster (71%) and Haemaphysalis qinghaiensis (68%). During development, P. xylostella expressed PxCRT predominantly in the pupal stage. In addition, spatial expression pattern analysis indicates that PxCRT was highly expressed in the silk gland. PxCRT mRNA, furthermore, was strongly induced 3 to 6 h after laminarin treatment, suggesting that PxCRT appears to be involved in immune responses and also plays an important role in the silk gland.     

颗粒体病毒对不同蔬菜上小菜蛾实验种群的控制作用

通过组建施用颗粒体病毒Plutella xylostellagranulosis virus(PxGV)后4种十字花科蔬菜上的小菜蛾Plutella xylostellaL.实验种群生命表发现:小菜蛾颗粒体病毒除了能引起幼虫感病死亡外,还能显著地降低成虫的产卵量,推迟产卵高蜂1~2 d,但对化蛹及雌蛾寿命无显著影响。在种群水平上,病毒对小菜蛾的控制作用综合表现为压低了小菜蛾种群增长趋势指数,在菜心、芥蓝、芥菜和小白菜上小菜蛾实验种群增长趋势指数在分别为13.7,12.3,10.7和22.7,病毒对小菜蛾种群的干扰作用控制指数(IIPC)分别为0.334,0.177,0.280和0.433,表明病毒对小菜蛾种群的控制能力受到寄主植物的影响,在芥蓝上控制能力最强,其次为芥菜和菜心,而小白菜最次。     

小菜蛾的耐热性

小菜蛾是世界范围内十字花科蔬菜上的重要害虫.临界高温(critical thermal maxi-mum,CTMax)是昆虫耐热性的常用指标.采用动态加热方法,利用自行组装的装置测定了小菜蛾的临界高温,以此作为其耐热性指标,研究发育阶段、饲养温度、世代、性别和热激对小菜蛾耐热性的影响.结果表明:25℃下饲养的小菜蛾4龄幼虫的CTMax均值为50.31℃,显著高于1龄幼虫(43.03℃)、2龄幼虫(46.39℃)、3龄幼虫(49.67℃)以及雌性成虫(45.76℃)和雄性成虫(47.73℃);不同饲养温度(20、25和30℃)下成虫耐热性无显著差异;30℃下饲养1代、3代及6代的不同世代成虫CTMax也无显著变化;所有处理雌雄成虫的CTMax无显著差异;40℃下45 min热激可使5日龄雄成虫的CTMax值从45.51℃增加到46.49℃.     

小菜蛾热休克蛋白基因的鉴定及其表达模式分析

热休克蛋白(heat shock protein, HSP)在昆虫应对外界胁迫刺激时起着重要作用。为了系统研究小菜蛾Plutella xylostella HSP基因家族, 根据家蚕的HSP蛋白序列, 采用本地Blast程序对小菜蛾全基因组数据库进行同源序列检索, 从小菜蛾基因组数据库中鉴定了25个HSP基因, 包括2个HSP90、 8个HSP70和15个sHSP（small heat shock protein, sHSP）基因。小菜蛾、 家蚕Bombyx mori、 黑腹果蝇Drosophila melanogaster和赤拟谷盗Tribolium castaneum的HSP系统进化分析显示, 昆虫的小分子量热休克蛋白sHSP具有很强的种属特异性, HSP70家族的保守性比sHSP强。小菜蛾HSP基因表达模式分析显示, 与敏感品系对比, 抗性品系（抗毒死蜱和抗氟虫氰品系）中HSP基因具有不同的表达模式。小菜蛾1, 2和3龄幼虫HSP基因表达模式较为接近, 而与4龄幼虫中的表达模式相差较大; 4龄幼虫和蛹中的表达模式相近; 雌成虫和雄成虫中的表达模式显著不同, 与果蝇精子形成有关的两个热休克蛋白HSP23和HSP27基因［分别为CCG003980.1 (Px23.5)和CCG005412.2 (Px27.5)］, 在小菜蛾雄成虫中的表达量显著高于雌成虫。研究结果表明小菜蛾HSP基因不仅在杀虫剂抗性、 发育分化, 甚至在生殖上均可能起着重要的作用。本研究为深入研究小菜蛾HSP与生长发育、 抗逆行为的相互关系奠定了基础。     

大菜粉蝶根虫瘟霉菌株转染小菜蛾后侵染力变化及其与寄主血淋巴酚氧化酶活性的关系

源于大菜粉蝶Pieris brassicae的根虫瘟霉Zoophthora radicans菌株R₀通过反复转染小菜蛾Plutella xylostella而分别获得转染菌株R₁、R₃和R₅。用这些菌株对小菜蛾2龄幼虫进行生物测定,发现菌株对寄主的侵染力有随转染次数增加而增强的趋势。接种后第1～6 天,R₀的LC₂₀（孢子数/mm²）分别为14.7、14.5、9.0、7.1、6.0和5.5;R₁的LC₂₀分别为9.6、5.0、4.2、3.6、3.1和3.0;R₃的LC₂₀分别为4.6、2.9、2.8、2.5、2.4和2.2; R₅的LC₂₀分别为5.2、3.7、3.2、2.8、2.6和2.6,接种后同一天菌株 R₃的LC₂₀值最小即侵染力最强。各菌株感染小菜蛾幼虫后可显著激活寄主血淋巴中的酚氧化酶活性,但R₁、R₃和R₅对酚氧化酶的激活程度显著低于原始菌株R₀。各菌株对小菜蛾的侵染力强弱指标log₁₀ (LC₂₀)与其侵染后寄主血淋巴酚氧化酶活性呈明显正相关（0.852<0.95）,表明R0在对新寄主转染过程中逐渐获得了逃避或克服新寄主免疫防御的能力,从而增强对新寄主的侵染力。     

鬼臼毒素对小菜蛾的生物活性及对其几种代谢酶系的影响

为进一步揭示鬼臼毒素的杀虫活性及作用机理,本实验采用小叶碟添加法测定了鬼臼毒素对小菜蛾Plutella xylostella的生物活性及对其幼虫体内羧酸酯酶（CarE）、酸性磷酸酯酶（ACP）、碱性磷酸酯酶（AKP）、谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）和细胞色素P450酶系活性的影响。结果表明：鬼臼毒素对小菜蛾具有较好的拒食、毒杀及生长发育抑制作用,其AFC₅₀为0.4110 mg/mL（24 h）和0.2617 mg/mL（48 h）,LC₅₀为1.9061 mg/mL（72 h）;0.125 mg/mL剂量下相对生长率比对照下降57.56％（24 h）和41.18％（48 h）,化蛹率为43.33％,不能正常羽化。同时,鬼臼毒素对小菜蛾幼虫体内各代谢酶存在不同程度的影响：对羧酸酯酶表现为先激活后抑制的作用;对酸性磷酸酯酶表现先抑制后激活的作用; 对碱性磷酸酯酶活性具有明显的抑制作用,且随着处理时间的延长,抑制作用增强;对谷胱甘肽S-转移酶和细胞色素P450酶系表现出先激活后抑制的影响。     

小菜蛾颗粒体病毒对小菜蛾防治作用的评价

用以作用因子组配的生命表,种群趋势指数和控制指数评价小菜蛾颗粒体病毒对小菜蛾种群动态的作用。结果表明,施用该病毒对小菜蛾种群动态有明显的控制作用,种群趋势指数为０．９７,干扰作用控制指数为０．１９,即施用病毒后,其种群趋势指数相当于对照的０．１９,施用化学杀虫剂的种群趋势指数为７．２０,干扰作用控制指数为１．４３,即种群趋势指数将增长为对照的１．４３倍。