【摘 要】
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寄生蜂种类繁多、数目庞大,是重要的生物防治资源。其进化出多种编码免疫调节因子的毒液基因,以抵御寄主的免疫反应,这些因子靶向寄主细胞和体液免疫反应通路,且调控方式多样,包括阻断寄主免疫细胞信号传导、诱导免疫细胞死亡等。蝇蛹金小蜂Pachycrepoideus vindemiae属于蛹期外寄生蜂,能够寄生包括黑腹果蝇Drosophila melanogaster在内的多种蝇类。毒液作为该蜂唯一的寄生因
【基金项目】
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国家自然科学基金国际(地区)重点合作项目(31620103915);
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寄生蜂种类繁多、数目庞大,是重要的生物防治资源。其进化出多种编码免疫调节因子的毒液基因,以抵御寄主的免疫反应,这些因子靶向寄主细胞和体液免疫反应通路,且调控方式多样,包括阻断寄主免疫细胞信号传导、诱导免疫细胞死亡等。蝇蛹金小蜂Pachycrepoideus vindemiae属于蛹期外寄生蜂,能够寄生包括黑腹果蝇Drosophila melanogaster在内的多种蝇类。毒液作为该蜂唯一的寄生因子,其对寄主免疫反应的调控作用仍未得到充分解析。鉴于此,本论文以蝇蛹金小蜂-模式昆虫果蝇为模型,揭示该蜂毒液的作用机理,明确各毒液基因时空表达动态,并初步探究毒液蛋白Serpin的功能。1蝇蛹金小蜂毒液对寄主先天性免疫的影响本章探明了蝇蛹金小蜂毒液对黑腹果蝇细胞免疫和体液免疫的影响。体外实验表明该蜂毒液能够显著增强寄主血细胞的吞噬作用,但可以抑制血细胞的延展。体外表达果蝇促包囊蛋白C-type lectin并与微珠和粗毒液共孵育,结果显示微量毒液即能降低血细胞的包囊率。此外,毒液可诱导寄主果蝇凋亡相关基因高表达。研究还表明该蜂寄生后果蝇Toll、IMD和JAK/STAT通路下游效应基因的表达量均显著上调,即三大免疫通路被激活,且在寄生初期激活作用就极为显著。2蝇蛹金小蜂毒液基因的时空表达模式分析基于蝇蛹金小蜂毒液基因表达量数据,绘制其在毒腺和残体中的表达量聚类热图,经分析64个毒液基因在毒腺中的转录水平均显著高于残体。选取其中21个基因对其组织特异性(头、胸、卵巢、腹部残体、毒腺、全虫)进行RT-qPCR验证,结果表明绝大多数基因均在毒腺特异性高表达。又检测了上述基因在寄生蜂羽化1-7 d后的转录水平,结果显示大部分基因在第3 d和第7 d转录水平较高。3蝇蛹金小蜂毒液蛋白Serpin的功能研究鉴定到一个丝氨酸蛋白酶抑制剂PvSPN,序列比对和进化分析结果表明该蛋白存在serpin共有的保守性结构域且在膜翅目昆虫中高度保守。RT-qPCR检测结果显示,PvSPN在各组织中表达水平相近,且在羽化后4-6 d有较高的转录水平。对其进行原核表达,发现注射0.01 mg/mL的重组蛋白即能抑制寄主黑化反应,随后酚氧化酶活性测定进一步证实了上述结果,表明Pv SPN在扰乱寄主血淋巴黑化级联反应过程中发挥重要作用。综上所述,本论文阐明了蝇蛹金小蜂毒液可以增强寄主的血细胞吞噬、抑制血细胞的延展和包囊,明确了毒液可以激活寄主的Toll、IMD和JAK/STAT三大免疫通路。利用RT-qPCR,分析了21个毒液基因的时空表达模式。该蜂中鉴定到一个毒液蛋白Pv SPN能够抑制寄主血淋巴的黑化反应。
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