昆虫CYP4基因家族多样性和进化

2012-10-22王小青

山西农业科学 2012年5期

关键词：研究

王小青，刘婷

（长治市郊区农业委员会，山西长治046011）

CYP4基因家族属于P450基因超家族中的一个基因家族，P450超家族蛋白是一组膜上同工酶，主要功能是代谢一些外源的有毒物质及代谢和合成一些与生理功能有关的分子，如脂肪酸、前列腺素（prostaglandin，PG）、胆汁酸、胆固醇类的激素等[1]，由于进化的压力，P450表现出很明显的多样性[2]。目前，昆虫中已鉴定出CYP4，CYP6，CYP9，CYP12，CYP18，CYP28 等 27 个家族，其中，除了CYP4家族外，全是昆虫特异性家族[4]，这些基因家族都属于P450基因超家族。在已测出全序列基因组的黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）中，P450 基因有 90 个，其中，超过1/2属于CYP4和CYP6家族[5]。脊椎动物和无脊椎动物都含有CYP4基因，CYP4基因家族是P450超家族中最古老的基因家族之一，起源于1 000多万a以前，早于脊椎动物和无脊椎动物分化[6]，其主要代谢昆虫的内源物质（保幼激素、蜕皮激素、嗅觉有关的物质[7]等），部分成员也可能在代谢外源物质过程中起作用[8]，如黑腹果蝇的 CYP4E2[9]、棉铃虫（Helicoverpa armigera）的CYP4G8等。

目前，研究昆虫P450的进化，CYP4是最好的材料。CYP4不是昆虫所特有的基因家族，它具有较高的多样性，可以通过其他动物的CYP4来确定进化的时间轴，有利于对分子进化机制的研究。植食性昆虫对寄主的专一性是同它降解植物毒素的能力密切联系的[10]。CYP4基因家族在昆虫与植物的相互作用中起着非常重要的作用，果蝇中的CYP4D10基因决定着其对一种仙人掌的寄主专一性[11]。所以，研究CYP4家族的进化不仅仅能够解释一定的进化机制，还能进一步明确昆虫与植物之间的关系，尤其是互利共生体系。