【摘要】：植物抗消化蛋白(Protein with Antidigestive Stability,AS)是一類植物防御蛋白質(zhì),植物組織被植食性昆蟲取食之后,AS蛋白能夠抵御取食昆蟲消化酶的降解,并最終在昆蟲的腸道內(nèi)容物及糞便中得以鑒定。這些蛋白質(zhì)多是昆蟲咬食之后誘導(dǎo)產(chǎn)生的。桑樹不僅是多年生經(jīng)濟林木,也是家蠶重要的飼料來源。在林業(yè)和蠶桑產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮了重要作用。開展桑樹抗蟲機理的研究勢在必行。植物AS蛋白作為一類防御蛋白質(zhì)與植物的抗蟲性密切相關(guān),但在桑樹中還未被系統(tǒng)的鑒定。本研究利用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)鑒定蠶沙蛋白質(zhì)(即桑樹AS蛋白質(zhì)),結(jié)合家蠶咬食處理下桑樹AS蛋白質(zhì)編碼基因的表達(dá)模式,以期為從分子水平上揭示桑樹防御昆蟲提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。研究所取得的結(jié)果如下:1.桑樹AS蛋白質(zhì)的鑒定和功能分類本研究利用shotgun策略對蠶沙的蛋白質(zhì)組進行了分析。結(jié)合SDS-PAGE與液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù),匹配桑樹蛋白質(zhì)理論數(shù)據(jù)庫,鑒定到152個桑樹AS蛋白質(zhì)。包括參與能量代謝、基礎(chǔ)代謝、蛋白質(zhì)歸屬和儲藏、次生代謝、信號途徑轉(zhuǎn)導(dǎo)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、運輸、細(xì)胞生長與分裂、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞間或細(xì)胞器間轉(zhuǎn)運、抗性及防御和功能未知的蛋白質(zhì)。其中,超過26.3%屬于防御相關(guān)蛋白,所占比例最高。通過對蠶沙、桑葉和桑樹乳汁的蛋白質(zhì)進行比較分析,發(fā)現(xiàn)在桑樹AS蛋白組分和桑樹葉片中均能鑒定到的蛋白質(zhì)有122個,只在蠶沙中存在的蛋白質(zhì)為24個。2.桑樹AS蛋白基因表達(dá)分析利用qRT-PCR技術(shù)檢測桑樹AS蛋白基因在川桑(Morus notabilis Schneid.)乳汁和葉片中的表達(dá)水平。結(jié)果表明:50個AS蛋白基因在乳汁中表達(dá)量相對較高,95個AS蛋白基因在葉片中表達(dá)。對其功能注釋進一步分析發(fā)現(xiàn):乳汁高量表達(dá)的桑樹AS蛋白基因中,數(shù)目最多的三類基因是:功能注釋為抗性及防御相關(guān)、能量相關(guān)和蛋白質(zhì)儲藏和貯存相關(guān)蛋白質(zhì)的基因。桑葉表達(dá)量較高的桑樹AS蛋白基因中,數(shù)目最多的三類基因是:功能注釋為能量相關(guān)、基礎(chǔ)代謝和抗性及防御相關(guān)蛋白質(zhì)的基因。利用qRT-PCR技術(shù)檢測家蠶咬食處理下桑樹AS蛋白基因在川桑葉片中的轉(zhuǎn)錄水平。結(jié)果表明:80個桑樹AS蛋白基因在家蠶咬食處理后不同程度地上調(diào)表達(dá),響應(yīng)家蠶咬食的誘導(dǎo)。而51個桑樹AS蛋白基因在咬食處理后則下調(diào)表達(dá)。本研究為后續(xù)桑樹防御害蟲的AS蛋白功能研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q943.2
【圖文】：

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文蛾咬食煙草后，煙草能夠特異性識別煙草天蛾口腔分泌物中的脂肪物；其次，不飽和脂肪酸和亞麻酸在葉綠體內(nèi)[56, 57]通過一系列的催成 12-氧植物二烯酸，之后 12-氧植物二烯酸被轉(zhuǎn)運到過氧化物酶體氧化物酶體中經(jīng)過催化氧化反應(yīng)生成 JA[58, 59]。一方面 JA 可以與氨

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文實驗表明乳汁中 MLX56 蛋白對鱗翅目昆蟲甘藍(lán)夜蛾具有較強的毒性，但是對家蠶沒有毒性[105]。之后對桑樹乳汁中鑒定到的 MLX56 蛋白進一步研究，發(fā)現(xiàn)此蛋白是由 56 kDa 糖基化的蛋白質(zhì)組成，N 端區(qū)域由幾丁質(zhì)結(jié)合結(jié)構(gòu)域組成，C 端區(qū)域包含幾丁質(zhì)酶結(jié)構(gòu)域，但是幾丁質(zhì)酶活性極低。并且推測 MLX56 是通過伸展蛋白結(jié)構(gòu)域起作用，增加昆蟲圍食膜的厚度，起到防御作用[106]。另有科學(xué)家在桑樹乳汁中鑒定到 LA-a 和 LA-b 兩種含量較高的蛋白質(zhì)，結(jié)構(gòu)分析表明兩種蛋白質(zhì)均具有幾丁質(zhì)酶結(jié)構(gòu)域且具有幾丁質(zhì)酶活性，糖基化后對果蠅幼蟲具有很高的殺蟲活性，并對 MLX56、LA-a 和 LA-b 的氨基酸序列進行分析，表明 LA-b 與 MLX56結(jié)構(gòu)域類似，但作用機制尚未報道[107]。

圖 1.3 TD 在喂食番茄葉片的煙草天蛾中腸和糞便中穩(wěn)定存在，TD 在番茄的表達(dá)[4, 68]。Fig 1.3 The stability of TD protein in M. sexta gut and frass fed by tomato leavfrom tomato leaves treated by wounding.蛋白質(zhì)酶也是植物防御的重要武器。例如，玉米中的半胱氨蟲取食部位迅速積累，對鱗翅目昆蟲具有抗性，研究發(fā)現(xiàn)半胱氨愈傷組織處過量表達(dá)可用于抑制昆蟲的生長。其抗性機制其實是膜，從而損壞昆蟲的消化系統(tǒng)[43, 88]。其他類型的蛋白酶，如亮氨蟲取食，機械損傷和病原體攻擊后上調(diào)表達(dá)，這些蛋白酶一旦被昆就對昆蟲的消化酶產(chǎn)生抗性。氨基酸脫氨酶是植物防御植食性昆養(yǎng)蛋白。這些酶可以降解昆蟲腸道中的游離氨基酸，影響植食性[4]。精氨酸酶和蘇氨酸脫氨酶，通常在植物遭受昆蟲咬食和機械生，并且對昆蟲腸道中的蛋白水解具有抗性[4, 110]，過量表達(dá)精氨茄植株對煙草天蛾幼蟲更具抗性[4]，抑制煙草中的蘇氨酸脫氨酶

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 劉志源;孫玉誠;王國紅;;植物與植食性昆蟲相互作用的分子機制[J];應(yīng)用昆蟲學(xué)報;2012年06期

2 胡留成;崔巍;汪霞;婁永根;;斜紋夜蛾幼蟲誘導(dǎo)的油菜抗蟲性及其與茉莉酸信號途徑的關(guān)系[J];昆蟲學(xué)報;2010年09期

3 徐濤,周強,陳威,張古忍,何國鋒,古德祥,張文慶;茉莉酸信號傳導(dǎo)途徑參與了水稻的蟲害誘導(dǎo)防御過程[J];科學(xué)通報;2003年13期

本文編號：2753389