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棉铃虫APN基因家族系统进化与功能分析

2021-05-11牛琳琳ZAWLinNaing张彩虹EIThinzarSoe梁革梅

中国生物防治学报 2021年1期

牛琳琳,ZAW Lin Naing,张彩虹,EI Thinzar Soe,梁革梅

(中国农业科学院植物保护研究所/植物病虫害生物学国家重点实验室,北京 100193)

APNs(氨肽酶家族)属于肽链端解酶,可使氨基酸从多肽链的N末端顺序逐个地游离出来[1],参与生物体内蛋白翻译水平调控、肽激素水平调控、应激反应以及与健康和疾病相关的细胞反应等过程[2]。在昆虫中,存在于消化道和肠腔中的APN,主要功能是与肽链内切酶和羧肽酶共同起作用,分解来自食物的蛋白[3]。研究者根据APNs的基因序列系统进化分析结果将鳞翅目昆虫APNs分为8类,分别命名为APN1到APN8,每类分支中通常有多于一种的APN,同一物种的不同分支间氨基酸同源性为23%~40%,同一分支不同物种间的同源性为50%~95%[4,5]。目前,有143条APN的cDNA已经从27种鳞翅目昆虫中被克隆、分析(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)。

昆虫中肠上的受体蛋白与Bt结合是Bt发挥杀虫作用的关键,而且受体蛋白的变异与昆虫对Bt的抗性密切相关。氨肽酶N是最早被鉴定出来的Bt受体蛋白[6],烟草天蛾Manduca sexta的APN通过分离纯化后可与Bt蛋白进行体外结合,是最早被确定的Cry1Ac受体[7]。2002年Gill等[8]采用显微注射法获得了含烟草天蛾APN基因的黑腹果蝇Drosophila melanogaster,APN在非敏感宿主果蝇中肠和中胚层获得了表达,这种转基因果蝇对Cry1Ac毒素变得很敏感,该研究首次从虫体水平证实APN是Cry1Ac的功能性受体。Lin等[9]在Sf9昆虫细胞中成功表达家蚕APN6,细胞生测结果显示BmAPN6参与Cry1Ac诱导的细胞形态异常和裂解死亡过程。以往的研究结果表明,不同APN所结合的Cry蛋白种类不尽相同,而且昆虫对Bt产生抗性后 APN基因的表达量变化也有差异,有的在抗性昆虫中显著降低,有的却显著升高。……

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