与昆虫抗药性相关的乙酰胆碱酯酶基因突变研究进展

有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的广泛使用导致许多害虫产生了明显的抗药性。害虫对这些杀虫剂产生抗性的一个重要原因是其乙酰胆碱酯酶 (AChE)基因发生突变,从而导致AChE敏感度下降。简要概述了AChE基因发生突变的昆虫种类,介绍了AChE基因突变对其结构与功能的影响、变构AChE的特性、AChE基因突变对适合度的影响以及AChE突变不同组合对抗性的影响。这些突变可为设计新颖的反抗性化合物开辟新的途径。

抗残杀威和敏感家蝇乙酰胆碱酯酶生化特性研究

对家蝇残杀威抗性(RR)和敏感(SS)品系乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase,AChE)(RR-和SS-AChE)的生化特性研究后发现,RR-和SS-AChE存在着明显的差异:1)RR-和SS-AChE最适反应温度分别为37℃和34℃,但最适pH值均为7.4;2)AChE催化底物的能力不同,RR-AChE水解碘化硫代乙酰胆碱(ATCh)、碘化硫代丁酰胆碱(BTCh)、碘化硫代丙酰胆碱(PTCh)的活力高于SS-AChE,其相应的最大反应速率(Vmax)比分别是SS-AChE的2.22、1.08和3.41倍;3)从双分子速率常数(bimolecular constant,Ki)来看,RR-AChE对4种氨基甲酸酯类抑制剂(残杀威、克百威、甲萘威、灭多威)的敏感度分别是SS-AChE的46.77、28.15、66.15和15.00倍,对4种有机磷类抑制剂(马拉氧磷、甲胺磷、氧乐果和氧化三唑磷)的敏感度分别是7.66、12.13、3.81和2.25倍;4)上述抑制剂与RR-AChE分子相互作用的亲和力常数(Ka)均大于与SS-AChE的值;5)RR-AChE的磷酰化或氨基甲酰化常数(K2)值都低于SS-AChE的值。表明RR-AChE的性质已发生变化。

拟南芥突变体uro的表型分析表明URO基因参与生长素调节的植物发育过程

在筛选拟南芥(Arabidopsis thaliana L．)叶突变体的过程中获得拟南芥upright rosette(uro)突变体。uro为半显性突变体，因突变体在幼苗生长期莲座叶竖直生长而得名。对uro突变体的表型进行了详细的分析，结果表明：uro突变不仅造成叶生长模式的改变，还出现多种其他异常表型。uro杂合和纯合突变体都表现出植物顶端优势的丧失，纯合突变体表现得更为严重。uro纯合突变体的一些二级分枝会被叶取代，这种叶的叶柄与叶片远轴面连接。突变体的花发育也有多种异常表型，主要表现为花瓣及雄蕊数目的改变、花器官的同源异型转化和不同花器官的融合。“加突变体茎软，细胞学水平分析表明突变体的内皮层组织发生增生，束间纤维发育及维管束分化受阻。顶端优势的丧失及维管组织的异常发育表明，URO基因可能参与生长素对植物发育的调节。pinluro双突变体表型的分析表明，虽然双突变茎表型出现了两亲本表型的叠加，但双突变体的花却出现了新的表型，说明URO与PINI基因在调节植物发育过程中具有部分遗传上的相互作用，这一结果进一步证明URO基因参与了生长素调节的植物发育过程。

乙酰胆碱酯酶的晶体结构及功能位点

乙酰胆碱酯酶晶体结构研究表明 ,ACh E存在一个深而窄的谷 ,谷底部有一个活性位点 ,它是由催化三联体和所谓的阴离子亚位点组成。阴离子亚位点识别底物的四价铵基团 ;由 Glu32 7、His4 4 0和 Ser2 0 0构成的催化三联体负责底物乙酰胆碱的水解。在谷的入口处 ,有一个调节位点被称为外周阴离子位点 ,残基 Trp84和 Trp2 79分别在催化和外周的阴离子位点起关键作用。朝着谷底部方向存在一个强的静电偶极子 ,该偶极子对阳离子产物胆碱的清除是非常不利的 ,并与酶的高催化效率形成明显对照。位于催化口袋底部的后门开放为产物释放提供了另一种途径 ,但对后门学说的争论仍然十分激烈。X-衍射晶体学与化学修饰研究有助于阐明配基结合活性中心谷特异性的分子基础。位点特异性突变分析在确定氨基酸残基参与乙酰胆碱酯酶空间结构或催化功能中起着非常重要的作用。

诺卡氏菌株C-14-1中腈水解酶基因的鉴定、测序及分析

从腈纶废水中分离到高效降解多种污染物的诺卡氏菌株C-14-1,并对该菌中腈水解酶的基因进行鉴定和测序.利用红球菌中腈水解酶氨基酸保守区设计核苷酸引物,以菌株C-14-1的总DNA为模板,PCR扩增发现一条预期大小的DNA带.Southern杂交显示基因组中存在一个腈水解酶基因.进一步构建基因文库和菌落原位杂交,克隆到一个约4·5kb的DNA片段.DNA序列测定和分析表明,该DNA片段携带长度为1143bp的腈水解酶基因.比对分析表明,该基因与国际上发表的红球菌和诺卡氏菌中的腈水解酶基因高度相似.

薄荷和泽漆提取液对稻曲病菌的离体抑制作用

分别用薄荷和泽漆提取液对稻曲病菌进行离体抑菌活性研究。结果表明,薄荷提取液对病菌的抑制效果较好,在10%浓度下对厚垣孢子和分生孢子的抑制达100%,而泽漆提取液的抑制率分别为14.79%和7.23%。此外,薄荷提取液还能显著抑制菌丝生长,引致菌落发生变异。本研究为开发防治稻曲病的植物源农药奠定了基础。

安普霉素的生物合成:辛二糖C7′-N上甲基的甘氨酸来源

安普霉素是一类结构特殊的氨基糖苷类抗生素,其分子中含一个稀有的辛二糖结构单元.迄今为止,尚无关于安普霉素生物合成途径及其前体化合物的完整报道.研究发现,向发酵培养基中添加甘氨酸和丝氨酸均可以出现在菌体生长保持基本不变的情况下促进抗生素产量的现象,表明甘氨酸和/或丝氨酸可能参与了安普霉素的合成.[2-13C]甘氨酸示踪实验的核磁共振(NMR)检测结果表明,甘氨酸专一地掺入安普霉素辛二糖环C7′-N甲基.同时发现,菌体胞内的S腺苷甲硫氨酸(SAM)水平上升与外加甘氨酸的量呈正比,但是甲硫氨酸的加入会抑制安普霉素的合成.据报道,甲硫氨酸对结构中含有甲基取代基的抗生素,如对rapamycin的生物合成中转甲基过程有抑制作用.由此推测,尽管甲硫氨酸本身对抗生素产量呈抑制作用,甘氨酸仍然可能通过甲硫氨酸循环提供甲基.此外,[2-13C,15N]丝氨酸的示踪实验结果表明丝氨酸也可能作为安普霉素的限制性前体物参与了NH2的合成.