Cry1Ac杀虫蛋白对粘虫中肠几种酶活性的影响

为阐明Bt杀虫蛋白对次要靶标害虫粘虫Mythimna separata(Walker)(鳞翅目:夜蛾科)的生理学影响,本研究分析比较了粘虫高龄幼虫在室内取食低剂量Cry1Ac杀虫蛋白6,12,24和36h后,其体内主要的解毒酶(酯酶和谷胱甘肽-S-转移酶)、保护酶(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶)和中肠蛋白酶(总蛋白酶、强碱性类胰蛋白酶、弱碱性类胰蛋白酶和类胰凝乳蛋白酶)等活性的变化。结果表明,取食Cry1Ac杀虫蛋白后,粘虫幼虫体内相关酶活力呈现不同的变化趋势:(1)酯酶、谷胱甘肽-S-转移酶、过氧化物酶(POD)、类胰蛋白酶和类胰凝乳蛋白酶活力较对照显著降低(P<0.05);(2)超氧化物歧化酶(SOD)活力较对照显著升高(P<0.05);(3)过氧化氢酶(CAT)活力于6,12和24h显著低于对照(P<0.05),36h时显著高于对照(P<0.05)。结果提示Cry1Ac杀虫蛋白主要通过抑制粘虫幼虫中肠解毒酶和蛋白酶的活性,扰乱SOD,CAT和POD3种保护酶的动态平衡而干扰幼虫的正常生理代谢,从而起到毒杀粘虫的作用。

粘虫幼虫肠道蛋白水解酶特性的研究

本文研究了粘虫(Mythimna separata Walker)幼虫蛋白水解原酶和粗提的幼虫肠道蛋白水解酶的一些主要生化特性。实验结果表明:幼虫肠道蛋白水解酶温培后仍然保持最大酶活的最适温度是25℃,最适pH是11,从pH和酶活关系的曲线图可知原酶在pH9和10之间有一个“峰肩”,然而粗提酶则没有。 新鲜收集的幼虫原酶在30℃下经过2小时培养后,酶的活性可以提高10％。本研究也为寻找合适的粘虫幼虫蛋白水解酶的温度处理和作用条件提供了理论依据。

杠柳新苷P和E对东方粘虫和小地老虎幼虫中肠蛋白酶活性的影响

从杀虫植物杠柳Periploca sepium Bunge根皮中分离得到的杠柳新苷P具有很高的杀虫活性,为了探索其杀虫机理,采用经典的昆虫蛋白酶活性测定方法,比较研究了杠柳新苷P和无杀虫活性的杠柳新苷E对东方粘虫Mythimna separata与小地老虎Agrotis ypsilon6龄幼虫中肠类胰蛋白酶和类胰凝乳蛋白酶活性的影响。结果表明:对东方粘虫弱碱性类胰蛋白酶,杠柳新苷P表现出强激活作用(酶活性为对照的3.43倍),激活时间可长达8h,而杠柳新苷E则无明显激活作用。杠柳新苷P和E对东方粘虫弱碱性类胰蛋白酶活性的影响二者差异显著(P=0.01),杠柳新苷P药后2,4和8h,东方粘虫中肠弱碱性类胰蛋白酶的活性分别是杠柳新苷E药后的15.4,106.8和242.7倍。酶活性测定结果还表明,与东方粘虫相比,小地老虎中肠类胰蛋白酶活性相对较低,且杠柳新苷P的激活作用也较弱,这可能是杠柳新苷P对东方粘虫具杀虫活性,而小地老虎对其不敏感的原因之一;另外,杠柳新苷P和E对试虫中肠类凝乳胰蛋白酶活性均无明显影响。据此推测,杠柳活性成分新苷P对东方粘虫中肠弱碱性类胰蛋白酶的激活作用可能是造成试虫中毒的机理之一。

黏虫clip型丝氨酸蛋白酶基因的克隆及原核表达

为了克隆黏虫丝氨酸蛋白酶的全基因序列,并进行原核表达,以黏虫为研究对象,利用RT-PCR扩增丝氨酸蛋白酶的部分基因,进而通过RACE技术,得到丝氨酸蛋白酶全基因,通过Blast等软件对获得基因序列和推导的蛋白质序列进行分析,并利用大肠杆菌表达系统对其进行表达。结果表明,成功克隆黏虫丝氨酸蛋白酶全基因,将其命名为MsPG,序列全长2010 bp,开放阅读框为1593 bp,编码530个氨基酸,蛋白质分子质量为67.6 ku,等电点为7.63,且具有含6个半胱氨酸的clip结构域,推测其为clip型丝氨酸蛋白酶。MsPG氨基酸序列与其他鳞翅目昆虫序列一致性在70.00%~91.92%,其中与烟芽夜蛾(GenBank登录号:PCG78401.1)序列一致性最高,达到91.92%。成功构建重组质粒pET30a(+)-MsPG,其在大肠杆菌原核表达系统中0.1 mmol/L IPTG诱导下的最佳表达温度是25℃。综上,黏虫丝氨酸蛋白酶MsPG具有丝氨酸蛋白酶家族保守的功能位点,且能够在体外进行原核表达。

黏虫丝氨酸蛋白酶抑制剂基因的克隆及抗球孢白僵菌功能分析

为探究丝氨酸蛋白酶抑制剂(serine protease inhibitor,Serpin)基因在黏虫Mythimna separata生长发育及免疫防御等过程中发挥的作用,在黏虫转录组中获得Serpin基因的cDNA序列,采用实时荧光定量PCR技术分析Serpin在黏虫不同发育阶段和不同组织中的表达水平,并通过RNA干扰技术分析Serpin在黏虫抗球孢白僵菌Beauveria bassiana过程中发挥的作用。结果显示,获得2个黏虫Serpin基因,命名为MsSerpin-4和Mserpin-5,其cDNA全长序列分别为1938 bp和2618 bp,开放阅读框分别为1188 bp和1197 bp,分别编码395个和398个氨基酸,GenBank登录号分别为MZ577062和MZ577063。2个基因在黏虫不同龄期和不同组织内均有表达,在成虫期的相对表达量最高,在1龄幼虫期的相对表达量最低;在中肠中的相对表达量最高,在唾腺中的相对表达量最低。RNA干扰6 h时对MsSerpin-4和Mserpin-5表达的抑制效果最好,抑制率分别为52.57%和49.15%;MsSerpin-4和Mserpin-5的表达被抑制后,黏虫对球孢白僵菌更敏感,校正死亡率分别提高了31.47%和14.62%。表明黏虫2个MsSerpin均参与了被球孢白僵菌侵染后的免疫反应,可为后续黏虫的生物防治提供新靶标。

CO_2浓度升高对粘虫幼虫体内酶活性的影响

【目的】阐明大气CO_2浓度升高对粘虫Mythimna separata(Walker)幼虫不同龄期体内酶活性的影响机制。【方法】测定分析了人工气候箱内不同CO_2浓度(800mL/L和400mL/L)条件下,粘虫幼虫体内4种解毒酶[羧酸酯酶(Car E)、乙酰胆碱酯酶(Ach E)、微粒体多功能氧化酶(MFO)和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)]、3种保护酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)]和4种蛋白酶(总蛋白酶、强碱性类胰蛋白酶、弱碱性类胰蛋白酶和类胰凝乳蛋白酶)活性的变化。【结果】(1)粘虫不同龄期幼虫体内4种解毒酶的活力均随着CO_2浓度升高而显著上升(P<0.05);(2)粘虫幼虫体内的保护酶中SOD酶活性在CO_2浓度为800mL/L条件下低于对照(CO_2浓度为400mL/L)条件下的酶活性,其中4至6龄幼虫的下降趋势较为显著(P<0.05),而POD、CAT酶活性均呈上升趋势,800mL/L浓度下的CAT活力均显著高于对照(P<0.05);(3)高CO_2浓度条件下粘虫总蛋白酶的酶活性随着龄期的增加呈现先上升后下降的趋势,强碱/弱碱性类胰蛋白和类胰凝乳蛋白3种酶的比活力均低于400mL/L CO_2浓度下的比活力,其中类胰凝乳蛋白酶比活力显著低于对照条件下的比活力(P<0.05)。【结论】在高CO_2浓度条件下,粘虫幼虫体内的大多数酶系活力呈现下降趋势,大部分解毒酶和蛋白酶活性受到抑制,SOD、CAT和POD 3种保护酶的动态平衡受到干扰而影响其正常的生理代谢,机体受损伤并随龄期的增加而加重。