卵黄蛋白原(Vitellogenin,Vg)是卵黄蛋白的前体,为卵生动物胚胎发育提供必需的营养物质.作为卵内重要的营养蛋白,物种之间的Vg在蛋白结构及蛋白修饰上有高度的保守性,一般包括VitN,DUF,vWD结构域及丝氨酸修饰区等.在卵黄发育期,在激素的诱导下,雌性成年个体内的Vg在脊椎动物的肝脏或昆虫脂肪体中大量表达,经过修饰及蛋白酶剪切后,形成Vg聚合体,分泌到血淋巴中并运输至卵巢,由卵巢上的Vg受体识别,通过内吞作用入卵,并在卵内进一步加工成为成熟的卵黄蛋白.除经典的营养运输外,Vg在入卵过程中发挥多重非营养功能.Vg与病毒的结构蛋白互作,可将病毒携带入卵实现其垂直传播过程;血淋巴中的Vg通过对病原微生物的识别,介导昆虫对微生物的免疫清除;Vg在非雌性个体中的表达对虫媒病毒的水平传播及社会型昆虫的行为调节发挥功能.综述了Vg的表达、修饰、运输及其在非营养功能方向的主要研究进展,以期为后续Vg的功能研究提供指导.

丽草蛉(Chrysopa formosa),脉翅目草蛉科昆虫,成虫体长约10 mm,鲜绿色,触角细长丝状,复眼有金色闪光,翅透明,翅脉大部分绿色,少数黑色.常飞翔于草木间,肉食性,尤其喜欢捕食蚜虫,且常在蚜虫较多的植物上产卵.群产,产卵前,雌虫分泌长丝,卵产于长丝顶部,每卵一丝,使各卵相互分离,以防孵出的幼虫自相残杀.

[目的]探讨家蚕Bombyx mori的潜在驯化基因——转录因子ZnF-706在鳞翅目(Lepidoptera)昆虫进化过程及家蚕驯化过程中的分子进化格局;并基于CRISPR/Cas9家蚕基因组编辑平台,探讨ZnF-706基因在家蚕中的功能.[方法]首先分析了家蚕ZnF-706序列特征,并利用已发表芯片数据调研该基因在家蚕幼虫组织中的表达格局;利用Phylogenetic Analysis by Maximum Likelihood (PAML)分支检验方法,分析该基因在鳞翅目不同类群中的分子进化格局.基于已发表的家蚕-野桑蚕Bombyx mandarina群体基因组多态性数据,对ZnF-706进行基因区域人工选择信号分析;对ZnF-706基因上游2 kb的调控区域进行单核苷酸多态性位点频率检测,发掘在家蚕群体中固定下来的突变位点;针对突变位点所在区域进行转录因子结合活性预测.利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除ZnF-706基因,获得纯和突变体;以野生型家蚕为对照,检测突变体的茧重及蛹重变化.[结果]家蚕ZnF-706的编码蛋白具有典型的锌指蛋白结构域.ZnF-706在家蚕5龄第3天幼虫各组织中广泛表达,尤其表皮、脂肪体和生殖腺中有很高的表达量;该基因在鳞翅目、蚕蛾总科(Bombycoidea)及天蚕Antherea yamamai 3个分支中均呈现快速进化信号,在家蚕中有强烈的人工选择信号.该基因所在基因组区域的家蚕-野桑蚕种群分歧度参数Fst明显升高,家蚕群体中的群体多样性π明显降低,表明它位于一个选择扫荡区域内;该基因在家蚕-野桑蚕中的9个SNP位点存在于上游调控区,并位于转录因子结合活性区域内.该基因的纯合家蚕突变体△ZnF-706生存力减弱,并且茧重以及蛹重与野生型家蚕相比都显著降低.但与黑腹果蝇Drosophila melanogaster中不同的是,家蚕中该基因的突变并不致死.[结论]ZnF-706可能在鳞翅目尤其是泌丝昆虫中进化,并在家蚕驯化过程中受到选择压力,提示其对于特征性状茧丝的变异可能发挥作用.该基因可能通过对丝蛋白基因的直接调控,或通过影响家蚕的生长发育而间接地影响茧丝性状.本研究不仅为探究家养动物人工选择机制提供了来自昆虫类材料的独有证据,也为后续深入开展家蚕重要经济性状的转录调控研究提供线索.

[目的]本研究通过合哑蝉Karenia caelatata成虫消化道的形态学、组织学和超微结构研究,进一步了解蝉科(Cicadidae)代表种类的消化道形态和功能分化.[方法]利用光学显微镜和透射电子显微镜技术,对合哑蝉雄成虫消化道的整体形态以及食道、滤室(中肠前端及后端、马氏管基部、后肠基部)、滤室外中肠(锥形体、中肠环)、后肠(回肠、直肠)的一般形态和超微结构进行了详细观察,同时对滤室的组织结构进行了研究.[结果]结果表明,合哑蝉消化道由食道、滤室、滤室外中肠及后肠组成.食道狭长,被有上表皮和内表皮.中肠前端、中肠后端、马氏管基部以及后肠基部被一肌肉鞘包围形成滤室构造.组成中肠前端和后端的细胞基膜高度内褶,顶端的微绒毛发达.中肠后端分布许多线粒体和高电子密度的分泌颗粒.滤室外的中肠包括膨大的锥形体、中肠环.其中,锥形体由两种细胞组成;中肠环分为前、中、后3个不同的区段.前中肠细胞包含大量的分泌颗粒、线粒体、粗面内质网和溶酶体;中中肠细胞含有分泌颗粒;后中肠细胞包括许多低电子密度的分泌颗粒和滑面内质网.类铁蛋白颗粒零星分布于中肠环的前、中区段.组成锥形体和中肠环前端的细胞顶端微绒毛被丝状物质覆盖.后肠被有一层表皮.食道、中肠环中段、直肠细胞中含有微生物.[结论]本研究获得的合哑蝉消化道形态、组织结构和超微结构方面的信息为其功能分化研究提供了重要信息.同时,相关微生物的发现为进一步探讨共生菌与蝉总科昆虫的协同进化提供了信息.

米曲霉作为一种重要的工业微生物,在异源蛋白表达方面已有广泛应用,受限于被表达蛋白的修饰及分泌过程,目前实际生产使用的基因供体主要局限于其他真菌,尤其是丝状真菌.当外源基因来源于植物、昆虫和哺乳动物时,米曲霉所生产的异源蛋白产量及生物活性往往不尽如人意.本文综述了米曲霉作为宿主表达异源蛋白的研究进展,包括其现有的遗传操作手段及异源表达方面的应用及探索,重点介绍了应用过程中面临的挑战和解决策略,另外,对米曲霉表达异源蛋白的应用前景及发展方向进行了展望.

本研究通过分析白蜡虫Ericerus pela雌虫体表真菌的物种组成及其附生方式,为研究白蜡虫与体表真菌的互作关系和挖掘昆虫体表真菌的潜在利用价值提供科学依据.使用扫描电子显微镜观察白蜡虫雌虫体表真菌的分布情况和附生方式,通过分离培养,结合形态学和分子生物学方法鉴定真菌种类.观察发现白蜡虫雌虫背面的真菌主要以菌丝网的形式依靠附着枝附生于几丁质外壳上;腹面的部分真菌附生方式与背面一致,还有部分真菌与白蜡虫雌虫分泌的蜡丝混合在一起或附着于雌性白蜡虫虫体的边缘刺附近.经分离培养纯化,共获得真菌 8 株,分别鉴定为碳团菌 Hypoxylon sp.、云南木霉菌 Trichoderma yunnanense、碳角菌 Xylaria brevipes、浅黄隐球酵母Papiliotrema flavescens、香气红冬孢锁掷孢酵母Rhodosporidiobolus odoratus、枝状枝孢菌Cladosporium cladosporioides、黑附球菌Epicoccum nigrum、尖孢炭疽菌Colletotrichum acutatum.这些真菌附生在白蜡虫雌虫体表与其排泄的蜜露有关,蜜露能为真菌提供丰富的糖原、维生素等多种营养物质.在分离到的 8 株真菌中,木霉菌和酵母菌可能对白蜡虫雌虫有益,木霉菌对病原微生物有拮抗作用,酵母菌通过发酵利用蜜露,并产生抗菌物质,能减少其他微生物对白蜡虫的危害;其余的真菌均为植物病原菌,可能诱发寄主植物病害,对白蜡生产有潜在的危害;枝状枝孢菌和尖孢炭疽菌既是植物病原菌,又是昆虫病原菌,可能严重影响白蜡虫的种虫培育和白蜡产业的发展.

喙尾琵琶甲Blaps rynchopetera Fairmaire是云南彝族长期广泛使用的昆虫药物,其虫体和防御液均具有很高的药用价值.为明确药用昆虫喙尾琵琶甲刺激性防御液的组成、组分含量及抗菌活性的季节性变化,本研究通过常规饲养喙尾琵琶甲成虫,每月初对该昆虫尾部采用直接刺激法收集防御液,观察其状态特征,应用GC-MS分析其组成及组分含量变化,并选择具有季节特征月份的防御液测定其对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌、白色假丝酵母菌的最低抑菌浓度(MIC).结果表明,防御液月采集率为 0.06％～0.40％,年均采集率 0.22％,月间分泌量差异较大.不同月份采集的防御液的状态及抑菌效果亦有所差异,在气温较低月份采集的防御液不分层,颜色为红棕色,采集的量相对偏低,对金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌和白色假丝酵母菌的MIC等于或大于 512 μg/mL;气温较高的月份所得防御液,分层情况良好,液体呈现黄棕色,采集的量相对偏高,对金黄色葡萄球菌的MIC为64 μg/mL,大肠埃希菌的MIC为256 μg/mL,白色假丝酵母菌的MIC为512 μg/mL.通过GC-MS分析鉴定出喙尾琵琶甲防御液中的6 个主要组分:对苯醌,2-甲基-1,4-苯醌,2-乙基-1,4-苯醌,1-十三烯、2-甲基-1,4-苯二酚和4-乙基-1,3-苯二酚,比较发现1-12 月间采集防御液的主要成分及各组分相对含量差异较大.综上所述,喙尾琵琶甲刺激性防御液的组成、组分含量及抗菌活性会呈现出季节性的差异,其抗菌活性的差异与醌类、酚类组分相对含量的变化有关.

寄主植物与昆虫在长期协同进化中形成了复杂的防御和反防御机制.本文系统综述了寄主植物与刺吸式昆虫互作防御的过程与机制.刺吸式昆虫利用特化的口针,吸食寄主植物组织汁液时,植物通过细胞膜表面或细胞内受体感知昆虫取食信号,并经过丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)信号通路、植物激素信号通路、钙离子信号通路、转录因子调控、Rop/Rac GTPase信号通路、活性氧(reactive oxygen species,ROS)通路等信号转导通路激活植物免疫.为了阻止害虫进一步取食,寄主植物形成了增强的物理屏障,并诱导产生次生代谢物、抗营养酶类、抗消化酶类和胼胝质沉积及释放挥发物等多种防御机制.在与寄主植物"博弈"的过程中,刺吸式昆虫往往会利用其取食时分泌的唾液成分,靶向植物靶标蛋白,通过破坏宿主植物的物理屏障,或抑制宿主植物的抗性信号转导,或抑制宿主次生代谢物的毒害作用,或通过跨界RNA和水平基因转移等方式抑制植物的防御反应,从而达到继续取食为害的目的.此外,基于植物与病原菌互作模式,结合寄主植物与刺吸式昆虫互作研究进展,总结了寄主植物与刺吸式昆虫互作模型的发展.寄主植物与昆虫互作过程复杂,研究寄主植物与刺吸式昆虫的互作防御过程与分子机制,不仅有助于加深对二者协同进化的理解,也可为开发作物害虫防控新途径和新技术提供理论基础与参考.