【摘 要】
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椰扁甲啮小蜂Tetrastichus brontispae Ferrière属膜翅目小蜂总科姬小峰科,是一种不含多分DNA病毒(polydnavirus,PDV)的群聚性蛹寄生蜂,可防控我国南方棕榈科植物种植区的入侵害虫水椰八角铁甲Octodonta nipae(Maulik)。在不含PDV的寄生蜂中,寄生因子毒液,尤其是毒液中高丰度表达的蛋白,在抑制寄主免疫如包囊反应的过程中具有特别重要的作用。
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目,椰扁甲啮小蜂毒液特异蛋白及其调控两种入侵甲虫的分子机理(31471829); 国家自然科学基金青年基金,椰扁甲啮小蜂寄生对水椰八角铁甲蛹细胞免疫抑制的分子机制(31301727); 福建农林大学校杰青项目,椰扁甲啮小蜂毒液调控水椰八角铁甲的机理(XJQ201502)
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椰扁甲啮小蜂Tetrastichus brontispae Ferrière属膜翅目小蜂总科姬小峰科,是一种不含多分DNA病毒(polydnavirus,PDV)的群聚性蛹寄生蜂,可防控我国南方棕榈科植物种植区的入侵害虫水椰八角铁甲Octodonta nipae(Maulik)。在不含PDV的寄生蜂中,寄生因子毒液,尤其是毒液中高丰度表达的蛋白,在抑制寄主免疫如包囊反应的过程中具有特别重要的作用。因此本文我们主要研究了椰扁甲啮小蜂毒液中两种高丰度表达的毒液蛋白neprilysin-like(NEP)和 4-coumarate:CoAligase4(4CL4)对寄主水椰八角铁甲蛹血细胞包囊免疫反应的抑制特性,主要结果如下:(1)克隆获得的TbNEP和Tb4CL4全长分别编码722和576个氨基酸。序列比对结果显示,NEP是一种神经肽酶,含有Box Ⅰ,Box Ⅱ,Box Ⅲ 3个保守区。Box Ⅱ的保守序列为HEXXH,谷氨酸(E)是催化所必需的,其两个组氨酸(H)和Box Ⅲ中的谷氨酸(E)为3个锌指结合位点,而TbNEP中Box Ⅱ的E转变成了 Q,Box Ⅲ的E转变成了 S。4CL4属于Ⅰ型腺苷酸形成酶超家族,含两个保守区,9个羟基肉桂酸甲酯结合位点以及C端的3个酶活功能位点,Tb4CL4中乙酰激活酶位点的保守氨基酸,6个羟基肉桂酸甲酯结合位点氨基酸等发生改变。(2)荧光定量PCR分析显示毒液蛋白TbNEP和Tb4CL4高表达于毒液器官,在雄蜂、卵巢、头部等组织中表达量均很低甚至没有,腹部组织的表达量可能是因为解剖毒液器官污染所致。上述结果验证了 TbNEP和Tb4CL4特异表达于毒液器官,且高丰度表达。(3)酶活测定结果显示,重组蛋白TbNEP和Tb4CL4分别无肽酶和连接酶活性,这可能是由于其保守位点的改变所致。包囊反应结果显示,以注射PBS为和eGFP对照,当以包囊指数为指标时,TbNEP在注射水椰八角铁甲蛹后24 h的抑制率为32%,Tb4CL4在注射后12和24 h的抑制率分别为12%和22%;当以包囊比率为指标时,TbNEP在注射后24 h全包囊微珠的比例仅为PBS组的38%,Tb4CL4在注射后12和24 h全包囊微珠的比例分别为PBS组71%和36%。TbNEP和Tb4CL4在注射后24 h均显著抑制寄主血细胞的延展,以细胞骨架F-actin为指标,抑制率分别为28%和20%。上述结果表明,TbNEP和Tb4CL4可显著抑制寄主水椰八角铁甲蛹的包囊和延展,抑制寄主包囊反应的机制之一是抑制寄主血细胞的延展。综上,毒液蛋白TbNEP和Tb4CL4仅特异表达于毒液器官,且是毒液器官中高丰度表达的蛋白,能显著抑制寄主水椰八角铁甲蛹的包囊免疫反应,推测上述两种毒液蛋白在椰扁甲啮小蜂成功寄生水椰八角铁甲的过程中具有重要作用。本文的研究结果可为有效利用椰扁甲啮小蜂毒液蛋白控制水椰八角铁甲提供理论基础,具有重要的实践意义和应用前景。
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