棉铃虫性信息素生物合成研究进展

性信息素是昆虫两性通讯的化学信号,在物种繁衍中担当着重要的角色。以性信息素为基础的害虫诱杀和交配干扰等防治手段具有灵敏度高、选择性强、对天敌安全、不污染环境等优点,在害虫综合治理和绿色防控体系应用中深受青睐。棉铃虫Helicoverpa armigera是一种世界性农业害虫,具有适应能力强和寄主广泛的特点,条件适宜时常大面积暴发成灾。以棉铃虫为代表的醛类性信息素的生物合成和调控过程,是目前研究较早也较为透彻的一类性信息素。本研究概述了棉铃虫性信息素的组分和功能,生物合成时的信号转导途径和调控机制,以及性信息素前体的生成和特异性组分的碳链修饰过程,并总结了当前研究的不足,旨在为今后的基础研究和生产应用提供指导。

烟实夜蛾性信息素合成激活肽基因的分子克隆

根据家蚕Bombyxmori和玉米夜蛾Helicoverpazea的性信息素合成激活肽基因序列 ,设计若干套引物 ,以烟实夜蛾Heliothisassulta基因组DNA为模板进行PCR扩增 ,得到 0 6 3kb的特异性DNA片段。该片段克隆进适当载体 ,序列测定和同源比较 ,查明烟实夜蛾的基因组中存在性信息素合成激活肽基因。烟实夜蛾的性信息素合成激活肽由 33个氨基酸组成 ,C末端是FXPRL结构 ,是目前发现的第 4种昆虫性信息素合成激活肽。在该神经肽第 14和第 15个氨基酸之间 ,插入一个 0 42kb的内含子。

牛乳铁素优势肽Lfcin B_(1-10)的生物信息学分析

牛乳铁素(Bovine lactoferricin,Lfcin B)是牛乳铁蛋白经胰酶消化后释放出的17位至41位氨基酸残基构成的短肽,具有广谱抗菌、抗病毒、抗肿瘤和抗寄生虫等生物活性。为了深入开发和利用Lfcin B,进一步去除Lfcin B的部分C-末端氨基酸残基,形成了由10个氨基酸残基构成的短肽,称为Lfcin B_(1-10)。Lfcin B1-10较好地保留了Lfcin B的生物活性,但有关Lfcin B_(1-10)的理化性质、结构、跨膜区等是否改变尚不清楚。因此,利用生物信息学方法对Lfcin B_(1-10)的氨基酸的理化性质、二级结构、跨膜区、信号肽及酶切位点等特征进行预测分析。结果显示,Lfcin B_(1-10)为阳离子型抗菌肽,理论等电点为11.71,热稳定性较差;分子为亲水性寡肽,二级结构仅有无规则卷曲,无跨膜区和信号肽,可被机体内多种酶降解,具有良好安全性。研究不仅为深入认识其构效关系、抗菌机制提供依据,同时为Lfcin B1-10的实际应用提供参考。

红铃虫性信息素合成激活肽基因克隆、序列特征及在不同发育阶段的表达分析

【目的】克隆红铃虫(Pectinophora gossypiella)性信息素合成激活肽(pheromone biosynthesis activating neuropeptide,PBAN)基因,分析其序列特征,阐明该基因在红铃虫不同发育阶段中的表达规律,以及与交配行为、棉花挥发物间的调控关系,为进一步揭示红铃虫性信息素合成释放机制提供科学依据。【方法】利用RACE技术克隆红铃虫性信息素合成激活肽基因PgosPBAN的全长cDNA序列,应用DNAMAN 6.0对其进行序列分析,利用Protparam、Chou&Fasman等在线分析软件进行蛋白二级结构预测和生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术检测Pgos PBAN在红铃虫不同发育阶段的表达规律,分析交配行为和棉花挥发物对Pgos PBAN表达水平的影响。【结果】获得了Pgos PBAN全长c DNA序列,Gen Bank登录号为KY987647,该基因c DNA全长1 461 bp,其开放阅读框(ORF)为618 bp,编码205个氨基酸,5′端非编码区长121 bp,3′端非编码区长722 bp;Pgos PBAN编码的氨基酸序列包含了滞育激素、α神经肽、β神经肽、PBAN和γ神经肽5种神经肽,N端还含有一个23氨基酸的信号肽;预测该蛋白分子量为2.41 kD,等电点为9.25;同源性及系统进化树分析发现,Pgos PBAN与15种鳞翅目昆虫的PBAN位于同一分支,其中与Pgos PBAN进化关系最近的是二化螟(Chilo suppressalis)的PBAN(GenBank登录号:ALM30314.1),表明这两个基因可能有共同的祖先基因;PgosPBAN在红铃虫不同发育阶段存在明显的表达特异性,以成虫期的表达量较高,幼虫期次之,蛹期最低;PgosPBAN在红铃虫雌、雄成虫体内均有表达,且1—5 d内雄性成虫Pgos PBAN表达量显著高于雌性成虫;交配后1—3 d的红铃虫体内Pgos PBAN表达水平显著高于处女蛾;暴露于棉花挥发物1—5 d雄成虫Pgos PBAN表达水平未受到显著影响,而1、8 d雌成虫及8 d雄成虫Pgos PBAN表达水平均显著低于对照。【结论】明确了PgosPBAN的核苷酸、氨基酸序列特征,分析了该蛋白的二级结构特征。根据PgosPBAN在红铃虫不同发育阶段的表达规律以及与交配行为、棉花挥发物的调控关系,推测该基因不仅参与了红铃虫雌性信息素的合成释放,在调控雄性信息素以及调节生长发育等方面可能也扮演着重要角色。

中国野桑蚕性信息素合成激活肽(PBAN)基因的克隆及序列分析

根据家蚕 (Bombyxmori)性信息素合成激活肽 (pheromonebiosynthesisactivatingneuropeptide,PBAN)基因DNA序列设计引物 ,扩增获得中国野桑蚕 (BombyxmandarinaChina)PBAN基因。分析表明 ,PBAN由 33个氨基酸组成 ,在第 1 4个氨基酸异亮氨酸和第 1 5个氨基酸酪氨酸之间插入了 6 98bp的内含子。根据PBAN及其基因cDNA、DNA序列分别构建分子进化树 ,结果显示 3个水平比对结果构建的分子进化树有较好的一致性 ,推测PBAN基因可能适合于科、属之间的进化分析 ;并且PBAN基因内含子没有表现出特有的进化信息 ,推测PBAN基因内含子的进化与PBAN全长基因的进化在进化速率上并没有显著差别。相对于PBAN及α SGNP、γ SGNP ,β SGNP的进化速率相对较快 ,推测 β SGNP序列可能适合用于种间的进化分析。

鳞翅目昆虫信息素生物合成活化神经肽（PBAN）的研究进展

鳞翅目昆虫腺体产生和释放性信息素是由其信息素生物合成活化种经肽（ＰＢＡＮ）调控的。文章综述了ＰＢＡＮ的结构、结构与活性的关系以及ＰＢＡＮ的作用模式等方面的最新研究进展，可看出从３种昆虫中分离出的ＰＢＡＮ结构在很大程度上相似，ＰＢＡＮ的传递方式基本有两种，同时发现对于某些昆虫来说．除了ＰＢＡＮ对信息素合成的调控外，还有其它因子的参与，从而说明鳞翅目昆虫信息素合成调控所包含的机制是复杂和多样的。

蚕蛾头中活化生物合成信息素的神经肽激素

众所周知,雌蛾的性信息素是位于腹端的性信息素腺中生物合成的,据报道,该生物合成受脑激素的控制。Raina和Klun观察到,被结扎的美国棉铃虫雌蛾注射脑匀浆后,能恢复产生性信息素。Ohguchi等用切去头部的水稻二化螟雌蛾,也获得相似的结果。美国棉铃虫头部的活性物质,已被高效液相色谱提纯,并且定性鉴定是一种肽激素。

21种植物八氢番茄红素合成酶的生物信息学分析

【目的】对番茄等21种植物的八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase,PSY)进行生物信息学分析,为研究植物八氢番茄红素合成酶的结构与功能分析奠定基础。【方法】采用Blast、Prot Param和Signal P等生物信息学软件,对番茄、拟南芥、辣椒和胡萝卜等21种植物PSY的理化性质、蛋白结构和系统发生树等进行分析。【结果】21种植物PSY氨基酸不存在信号肽,不具有跨膜结构,推测PSY可能定位于细胞质叶绿体中发挥功能,二级结构由α螺旋、无规则卷曲和延伸链等结构元件组成。【结论】PSY蛋白为较不稳定亲水性蛋白,亚细胞定位于叶绿体上。不经过跨膜转运,而是直接在细胞质基质中形成。

蜜蜂蜂王与雄蜂幼虫饥饿信息素鉴定及其生物合成通路

【目的】蜜蜂幼虫在饥饿状态下会通过释放特定信息素来向外界传递饥饿信号,称为蜜蜂幼虫饥饿信息素(hunger pheromone)。论文旨在研究西方蜜蜂(Apis mellifera)蜂王与雄蜂幼虫饥饿信息素化学成分及在幼虫体内的生物合成通路,明确蜜蜂幼虫与成年蜂之间的化学信息素交流机制。【方法】采集2日龄与4日龄西方蜜蜂蜂王与雄蜂幼虫及其食物,将其分为饥饿组、饲喂组与纯食物组。饲喂组幼虫平躺在预先准备好的食物表面,饥饿处理组则不提供食物。所有样品分别放入20 m L密封采样瓶中并在35℃条件下放置45 min。利用Needle trap技术从样品瓶中采集10 m L气体,富集气体中的挥发性化学物质。在气质联用进样口以250℃高温将富集的化学物质解离,并通过气质联用技术分析鉴定蜂王与雄蜂幼虫饥饿信息素。同时,采用RNA-Seq技术分析饥饿信息素在蜂王与雄蜂幼虫体内的生物合成通路及相关基因表达。【结果】从蜂王与雄蜂幼虫中分别分析鉴定出10种与9种信息素,其中蜂王幼虫含有一种特有的幼虫信息素——2-庚酮,且在蜂王食物中含量最高。E-β-罗勒烯在蜂王与雄蜂幼虫各饥饿组含量均显著高于其饲喂幼虫组与食物组,表明蜂王与雄蜂幼虫均以E-β-罗勒烯为其饥饿信息素。2日龄蜂王与雄蜂幼虫饥饿组E-β-罗勒烯含量均差异不显著,但4日龄蜂王幼虫饥饿组E-β-罗勒烯含量显著低于雄蜂幼虫组。其余8种信息素为肉豆蔻酸、棕榈酸、甲基棕榈酸脂、硬脂酸、棕榈油酸、十五烷酸、乙酸与乙酸乙酯,均未出现饥饿组高于其他两组的规律。其中乙酸乙酯与乙酸在食物组与饲喂组含量高于饥饿组,推测其可能来自于幼虫食物。RNA-Seq结果表明蜂王与雄蜂幼虫通过甲羟戊酸途径由乙酰辅酶A从头合成E-β-罗勒烯。发现Geranylgeranyl pyrophosphate synthase-like与Farnesyl pyrophosphate synthase等9个基因参与该通路,但在饥饿组与其饲喂组幼虫中表达差异均不显著。【结论】蜜蜂蜂王与雄蜂幼虫利用E-β-罗勒烯作为其饥饿信息素乞求食物,并且在体内从头合成E-β-罗勒烯。工蜂利用2-庚酮标记蜂王幼虫,但未对雄蜂幼虫进行标记。

甜菜夜蛾性信息素激活肽基因在雌成虫的不同发育时期的表达

利用Northern杂交方法,在转录水平上,对甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)性信息素激活肽(PBAN)基因在不同发育时期表达进行了研究。结果表明,PBAN基因在甜菜夜蛾不同发育时期的表达有差异。在2日龄的处女蛾的咽下神经节(SG)中,进入暗期第3时、第9时表达量较高,在光期表达量相对较低;在不同日龄的处女蛾SG中,进入暗期第5时以1日龄最高,2日龄次之,以后在每日龄的表达逐渐减弱。文中对这些现象进行了分析和讨论。

铃夜蛾属昆虫性信息素生物合成及内分泌调控

综述了铃夜蛾属Helicoverpa昆虫性信息素生物合成途径及内分泌因子的调控作用 ,包括信息素生物合成激活神经肽 (PBAN)和信息素生物合成抑制肽 (PSP)等的来源、结构和作用机制及一些种中保幼激素 (JH)和章鱼胺 (OA)对性信息素生物合成的作用 ,并展望了未来的研究方向。

保幼激素和蜕皮激素对德国小蠊聚集信息素生物合成的影响

目的研究保幼激素和蜕皮激素对德国小蠊聚集信息素生物合成的影响,为制定德国小蠊的防制措施提供科学依据。方法提取德国小蠊聚集信息素,用气相色谱检测各组分的相对含量。结果德国小蠊在5龄前期摘除咽侧体,聚集信息素的2种主要组分二甲基二十九碳烷和甲基二十九碳烷的含量分别降低了10%和21%,注射保幼激素Ⅲ,2种组分的含量分别上升了32%和24%,而在5龄后期影响不明显;德国小蠊在5龄前期摘除前胸腺和注射20-羟基蜕皮酮(20-E),影响不显著,而在5龄后期摘除前胸腺,2种组分的含量分别降低了18%和12%,注射20-E后,则分别升高了26%和36%。结论保幼激素和蜕皮激素分别在德国小蠊5龄的前期和后期参与了聚集信息素生物合成的调控。

长角血蜱性信息素生物合成的激素调控

用气相色谱和高效液相色谱分别对长角血蜱雌蜱盾窝腺中性信息素z6-二氯酚（2,6－DCP）含量和整体蜕皮激素20-羟基蜕皮酮（20－E）含量进行了测定．结果表明：雌蜱2，6-DCP生物合成开始于由若虫蜕出后5d，之后其含量增加并在盾窝腺中沉积，吸血前后达到高峰（11．12ng·只(-1)），吸血后3d开始下降，但吸血后3-5d内保持在一恒定水平，此期内2，6－DCP释放以吸引雄蜱，吸血后7d即交配后含量急剧下降，饱血后下降为零．雌蜱由若虫蜕出后3d20－E有一峰（9．58ng·只(-1)），此峰可能与启动2，6－DCP合成有关，交配前20－E无明显变化；雌蜱申若虫蜕出后当天分别注射20－E和保幼激素Ⅲ（JHⅢ），均能使2，6－DCP合成量增加.以上结果说明,20-E和JHⅢ调节性信息素2，6－DCP的生物合成，蜕皮激素可能与2，6－DCP分泌无关．

利用生物信息学数据及工具合成表达链霉亲和素基因

目的:人工合成表达链霉亲和素基因,制备链霉亲和素磁珠复合物用于核酸分离。方法:利用NCB I、BCM等提供的生物信息及软件工具,将链霉亲和素蛋白的基因进行密码子优化,并分割成互为重叠的小片段寡聚核苷酸链,采用化学和酶促合成相结合的方法合成编码链霉亲和素蛋白基因。将纯化的链霉亲和素通过偶联剂与带羧基的磁粒共价结合,用于快速纯化生物素化的DNA。结果:用化学与酶促相结合一步法合成链霉亲和素全基因序列,用较短寡聚核苷酸链及较低的引物浓度合成该基因突变率很低,链霉亲和素在大肠杆菌中得到高效表达。用硅酸包衣的磁性微球对磁场反应良好且无磁记忆性,用碳二亚胺可实现活性羧基磁性微球与链霉亲和素两者的交联,反应条件温和。结论:制备的链霉亲和素磁珠复合物可用于生物素化的PCR产物纯化。

德国小蠊聚集信息素生物合成调控因子的研究

用气相色谱仪检测德国小蠊体表提取物中聚集信息素各组分的相对含量,研究脑因子和光周期对聚集信息素生物合成的影响,结果表明德国小蠊的头部并不存在促进信息素合成的昆虫信息素合成激活肽(PBAN)类因子;不同的光照条件对聚集信息素的合成有明显影响,一直处于黑暗中,只是偶尔打破黑暗的条件最适合德国小蠊聚集信息素的合成,而在连续黑暗或长时间的光照的条件下均会明显抑制聚集信息素的生物合成。

蛾类昆虫性信息素生物合成的研究进展

综述了各种不同化学结构类型的蛾类雌性信息素生物合成途径。此外还叙述了特定比例的性信息素成分在雌蛾体内产生的机理以及某些蛾类中信息素生物合成酶类与物种进化间的关系。

牛源抗菌肽乳铁素的生物信息学分析

为研究牛源抗菌肽乳铁素的生物学功能,通过网络在线软件和工具分析了牛源抗菌肽乳铁素的生物信息学相关特性.结果表明:牛源抗菌肽乳铁素为不稳定的、带正电荷的亲水性蛋白多肽,没有跨膜区和信号肽,也没有糖基化位点和磷酸化位点,二级结构主要由α-螺旋和无规则卷曲构成,呈环形结构,定位于细胞外,可与19个蛋白分子发生相互作用.这为深入理解牛源抗菌肽乳铁素的生物学功能奠定了基础.

家蚕信息素生物合成活化神经肽-Ⅱ(PBAN-Ⅱ)的氨基酸序列

昆虫性信息素是由雄性信息素腺散发出来的,作为引诱剂以吸引交尾。许多种蛾子信息素腺中性信息素的产生是由一种名为信息素生物合成活化神经肽(PBAN)刺激的,这种神经肽是由咽下神经节和脑或脑合成的。在棉铃虫Heliothiszea中首次对PBAN作了描述,它是一种由33个氨基酸残基组成的单链肽,在羧基端被酰胺化。

小蠹虫类异戊二烯类聚集信息素的生物合成

小蠹虫(小蠹科)是重要的森林蛀干害虫,在蛀食坑道时导致树木水分和养分运输系统受到破坏,短时间内对整片森林造成严重的经济危害。聚集信息素在小蠹虫聚集危害过程中扮演着非常重要的角色,目前已有多种小蠹虫聚集信息素成分被鉴定并成功应用于生产防控工作中。类异戊二烯类聚集信息素是小蠹虫中极为重要的一类聚集信息素,其主要成分包括小蠹烯醇、小蠹二烯醇、马鞭草烯醇及其衍生物。本文从类异戊二烯类聚集信息素的生物合成前体物质、生物合成位点、生物合成途径、取食和JHШ调控、微生物与其生物合成关系以及展望6个方面出发,全面阐述了齿小蠹属Ips和大小蠹属Dendroctonus中小蠹虫聚集信息素的生物合成机制及调控机制。文中首先重点阐述了小蠹虫体内以甲羟戊酸途径从头合成小蠹二烯醇以及利用寄主成分α-蒎烯直接合成马鞭草烯醇的生物合成过程;其次阐述了生物合成途径中关键酶和基因对小蠹取食和JHШ处理的响应以及小蠹虫肠道微生物和伴生真菌对该类聚集信息素生物合成的影响;最后,针对小蠹虫类异戊二烯类聚集信息素生物合成研究作了探讨和展望。本文为开发和应用其聚集信息素控制小蠹虫危害提供理论基础。