昆虫差异蛋白质组_进展和展望
昆虫表皮蛋白基因研究进展
9期
梁
欣等： 昆虫表皮蛋白基因研究进展
1085
一。昆虫表皮的主要成分是几丁质和表皮蛋白， 表 皮蛋白与几丁质相互作用形成 Bouligand 模型， 以稳 定表皮的复杂结构， 同时维持表皮弹性和其他物理 2010 ） 。 由于不同类型表皮的几丁 性质（ Moussian， 质分子链长和乙酰化程度的差异很小， 因而表皮蛋 白基因种类和数量的变化是影响表皮结构及其机械 1995 ） ， 性能的重要因素（ Andersen et al．， 所以， 一直 以来表皮蛋白被认为是昆虫重要的结构蛋白 。 目 前， 在已完成基因组测序的昆虫中， 表皮蛋白基因的 数量都超过该昆虫基因组中蛋白质编码基因总数的 1% （ Futahashi et al．， 2008 ） ， 这暗示表皮蛋白在昆虫 、 、 生长 繁殖 环境适应等生理现象与过程中可能起着 将有助 重要的作用。对表皮蛋白基因的深入研究， 生理功能及其在昆虫发育 于阐明昆虫表皮的结构、 过程中所扮演的角色。 昆虫纲中大量的农林害虫及病媒昆虫给人类生 活和经济造成巨大损失， 并严重威胁人类健康。 因 害虫的防治或控制对保障人类正常的生产与生 此， 活显得尤为关键。目前主要采用化学杀虫剂对害虫 但是， 长期不合理的滥用杀虫剂以及昆虫 进行防控， 自身对化学毒物的代谢降解能力， 导致害虫产生抗 药性， 且分布越来越广， 抗性程度越来越高 （ Ｒanson et al．，2009 ； 侯娟和和龚震宇， 2011 ） 。 这使得我们 需要寻找不依赖于化学杀虫剂或研发新型杀虫剂的 办法来防治害虫。由于表皮具有极其重要的生理功 能， 对于昆虫的生存、 发育是不可替代的。 因此， 如 — —表皮蛋白为防治 果以构建昆虫表皮的关键元素— 靶点， 通过基因干扰、 基因敲除、 性别缺陷或致死系 统等成熟的分子遗传操作技术沉默一些重要表皮蛋 白基因的表达或使其缺失， 以破坏昆虫表皮组成与 结构的完整性、 胚胎期表皮的正常整合和外骨骼构 建等， 或可为害虫防控策略的探索提供参考 。 对昆虫表皮蛋白的表达调控、 功能及作用机理 深入系统的研究是以其为靶标来进行害虫防控的基 础。先前的研究主要着眼于表皮蛋白的鉴定 、 分类、 提 取 等 方 面 的 研 究 （ Andersen， 1998 ； Cornman， 2009 ） ， 最近十多年来， 由于基因组、 转录组、 蛋白质 组等海量数据的累积以及分子生物学和分子遗传操 作技术的突飞猛进， 表皮蛋白基因的表达、 调控及其 在昆虫重要的生理现象和过程中扮演的角色等方面 的研究相继报道。本文简要总结了昆虫表皮蛋白的 分类及代表性昆虫基因组中表皮蛋白的数量与分 类， 并着重对近 10 年昆虫表皮蛋白基因的表达调 控、 与昆虫重要生理现象或过程的关联等方面的研
我国昆虫生态学研究现状及未来展望 赵志模
我国昆虫生态学研究现状及未来展望赵志模西南大学植物保护学院2012年2月发展回顾在20世纪50年代，我国昆虫生态学基础薄弱，仅有一些重要农业害虫的田间调查和描述性的记载；60年代主要研究一些重要农业害虫的田间发生规律及生态习性；70年代开始进行数量动态与空间动态的研究，开展了种群大发生理论的讨论和全国性粘虫迁飞标记的研究；80年代是我国昆虫生态学空前发展的时期，随着系统学与昆虫生态学的结合，昆虫生命表的组建、昆虫抽样理论的逐步完善以及计算机技术的应用，极大地推动了数学生态学的发展，与此同时，有关群落生态学、生理生态学的研究受到重视；90年代至今，是生态学研究的深入阶段，昆虫分子生态学、昆虫进化生态学的研究相继出现，一些新的生态学理论和新的生态学研究方法不断引入昆虫生态学研究领域，使昆虫生态学在宏观和微观的结合上前进了一大步。
研究现状一、昆虫个体生态学的研究一般把环境因素对昆虫生长发育、成活、繁殖的影响列入个体生态学的范畴，实际上这些内容更多的涉及昆虫生理生态学的研究。
1，温度对昆虫作用的研究这项研究的大量工作是温度对昆虫生长发育、存活与生殖的影响，用以计算昆虫的发育起点和有效积温，以及估计实验种群生命表的参数，并根据试验结果提出了昆虫发育速率与温度的关系的许多数学模型。
其中王-兰-丁模型描述了从低温到高温整个温度范围内昆虫生长发育的变化规律，该模型既能估计出最低、最适、最高发育温度参数，亦可估计昆虫对最低临界温度、最高临界温度的耐力幅度参数。
2，光对昆虫行为特性及滞育的作用研究应用光照长短对昆虫生长发育的影响和诱导滞育的临界光周期的研究，是该研究领域的重点。
例如70年代开展了从近紫外光（黑光）到近红外光不同波长的单色光与双色光以及不同光强对夜蛾类昆虫（粘虫、棉铃虫、烟青虫等）的趋光特性进行研究，明确了每种夜蛾最敏感的波长以及双色光的不同组合与不同光强度对夜蛾趋光的行为特性。
80年代应用不同波长的光研制成各种组合的诱虫灯，同时对夜蛾的夜眼反射斑的特性，复眼转化过程中行为变异以及趋光行为的本质与导航原理进行了研究。
昆虫化学生态学研究进展及未来展望
１ 昆虫化学生态学的研究内容及意义
昆虫化学生态学（ ） ， 是 Ｉ ｎ ｓ ｅ ｃ ｔＣ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌＥ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 研究昆虫之间、 昆虫与植物或其 以昆虫为研究材料， 他生物之间的化学联系规律的科学。 昆虫化学生态 学的研究对象， 不仅包括通常意义上的模式昆虫如 家蚕、 赤拟谷盗等， 也包括农林和医学上有重 果蝇、 要价值的棉铃虫、 蝗虫、 蚜虫、 果实蝇、 小蠹虫、 蚊虫 等等。 昆虫化学生态学具有三个方面的重要意义： 第 一， 应用意义： 是植物保护的理论基础之一， 对于害 虫预测预报和防治、 天敌保护、 作物抗虫机理研究及 其利用、 生物农药开发等具有重要的指导作用， 昆虫 信息素利用更是害虫安全治理的主要措施之一； 第 二， 理论意义： 昆虫化学生态学所揭示的昆虫化学感 受的分子和神经生物学机理、 昆虫取食诱导的植物 反应和信号传导机理等， 可为生命科学领域的重大 问题如脑认知、 信号传导、 免疫反应、 协同进化等提 供实验例证和探索实验方法， 而昆虫化学生态学所 研究的信息化学物质在生态系统中的作用， 为生态 环境和生物多样性保护提供理论基础； 第三， 对其他 昆虫化学生态学是一门综 学科的推动或引领作用： 合性很强的交叉学科， 涉及化学分析、 电生理学、 行 为学、 神经生物学等理论和技术， 为这些学科的应用 提供了机遇和舞台， 同时催生一些新的学科增长点， 推动技术和方法的改进和优化。 这些年国际上化学生态学的发展主要表现在， 由于分子生物学技术的渗入， 使得化学生态学研究 进入了分子时代！特别是昆虫化学感受的相关基因 生物间化学信号物质及其传导机理、 及蛋白的鉴定、 化学感受机理、 信息化学物质在害虫防治和天敌保
） ， 是生态学的一 Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌＥ ｃ ｏ ｌ ｏ 化学生态学（ ｇ ｙ 个分支学科， 属于生态学和化学的交叉学科， 研究生 物间的化学联系规律、 化学感受等理论问题， 解决环 境、 生态、 农林生产等领域的实际问题。 随着生理 学、 遗传学、 生物化学、 分子生物学等学科理论和技 术的不断渗入， 化学生态学已经成为名副其实的多 学科的交叉学科
蛋白质组学的研究方法和进展
蛋白质组学的研究方法和进展蛋白质是细胞中最重要的一类生物大分子，不仅构成生物体的大部分物质，而且参与多种生物过程。
在生物学的研究中，蛋白质组学就是广泛用于研究蛋白质及其解析结构、功能和相互作用的一种技术。
蛋白质组学技术的不断发展，为科学家们提供了更广阔的研究领域和更深入的认识和理解。
一、蛋白质分离技术蛋白质在细胞中有着多种不同的类型和数量，分离这些蛋白质对于进一步的研究至关重要。
凝胶电泳是一种最早应用于蛋白质分离的技术，在这一技术中，蛋白质被分离到一条凝胶条中，并且能够根据其分子量进行鉴定。
近年来，液相色谱技术得到快速发展，以逆相高效液相色谱（RP-HPLC）为主的技术广泛应用于蛋白质的分离、富集和纯化中。
二、蛋白质鉴定技术现代蛋白质组学技术的特点是高通量、高分辨率、高灵敏度和准确率。
鉴定样品中的所有蛋白质非常复杂，多组学技术的整合在蛋白质组学的研究中显得尤为重要。
代表性的鉴定技术是质谱法，可将蛋白质析出后离线或在线进行鉴定。
其中，MALDI-TOF 质谱技术是蛋白质鉴定中的重要方法之一，该技术使用激光脱附离子化（MALDI）策略以减少化学修饰和分离过程对蛋白质结构的影响。
三、蛋白质表达技术从DNA转录到蛋白质翻译的过程，是生物体逐步实现功能的一个重要环节。
蛋白质表达技术是在外部体系中重现这一过程的有效方法，在研究中应用极为广泛。
常见的蛋白质表达系统有大肠杆菌、酵母、哺乳动物等，其中，大肠杆菌是最常用的单细胞表达体系。
近年来，蛋白质表达与修饰的转化药学已经成为一个热门领域，各种新型表达体系也层出不穷。
四、蛋白质数据分析鉴定蛋白质，只是蛋白质组学研究的第一步，有关数据分析和解释的关键环节，对于进一步的研究显得尤为重要。
目前，由于蛋白质比较庞大并且互相之间联系复杂，因此数据分析技术的不断发展就格外重要了。
从最初的数据搜索和标识，到后来的蛋白质序列分析、结构预测、功能预测和网络分析等，蛋白质数据分析技术已经成为蛋白质组学研究的重要环节。
2023年昆虫蛋白行业市场规模分析
2023年昆虫蛋白行业市场规模分析昆虫蛋白是指以昆虫为原材料生产的蛋白质制品，包括昆虫肉、昆虫粉和昆虫蛋白酸等。
随着人们对健康食品的需求增加，以及环保意识的提高，昆虫蛋白作为一种新的蛋白质来源逐渐受到人们的关注。
根据数据显示，昆虫蛋白行业市场规模已经开始快速增长，未来有着巨大的发展潜力。
一、市场规模根据数据预测，到2025年，全球昆虫蛋白市场规模将达到9.1亿美元，并进一步增加。
亚太地区是昆虫蛋白市场的主要增长区域，预计在未来几年将保持强劲的增长势头。
欧洲、北美和中东地区的市场规模也有望快速增长。
目前，市场的主要消费者是宠物食品和人类食品市场。
宠物食品市场是昆虫蛋白行业的主要消费者，占据了行业总销售额的50%以上，预计在未来几年内还将增长。
一些国家和地区已允许昆虫蛋白作为人类食品的成分，预计该市场将在未来几年内扩大。
二、市场驱动因素1. 健康食品的需求随着人们对健康食品的需求增加，昆虫蛋白被广泛认为是满足这种需求的新型蛋白质来源，因为它富含优质氨基酸和必需脂肪酸，能够提供人体所需的营养。
2. 环保意识的提高昆虫的种植和养殖比传统的农畜业更加环保，能够减少温室气体的排放，在减轻环境压力方面具有很好的表现。
这也是昆虫蛋白被广泛关注的原因之一。
3. 成本效益昆虫蛋白的生产成本较低，而且可以通过利用副产品和生物垃圾进行种植和养殖来进一步降低成本。
这使得昆虫蛋白的价格相对较低，更容易被消费者接受，也更有可能实现市场规模的快速增长。
三、市场前景展望随着人们对健康食品和环保食品的需求不断增加，昆虫蛋白作为一个新型蛋白质来源拥有着广阔的市场前景。
未来几年内，昆虫蛋白市场规模将继续增长。
同时，随着昆虫蛋白在人类食品市场上的应用和认可，它的市场潜力也将不断扩大。
总之，昆虫蛋白作为一种新型蛋白质来源，市场规模正在逐渐扩大。
未来几年内，随着人们对健康食品和环保食品的需求不断增加，昆虫蛋白市场前景将会更加广阔。
差异蛋白质组学在家蚕中的研究进展
ａｎ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｂｒａｎｃｈ
ｓｕｂｊｅｃｔ
ｏｆ ｐｒｏｔｅｏｍｉｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｅｘｐｒｅｓ—
ｓｔａｔｅｓ
ａｎｄ
ｅｓｓｅｎｃｅ
ｏｆ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ
ｐａｔｈｏｌｏｇｉｃａｌ
ｏｆ ｔｈｅ ｃｅｌｌ．Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｏｔｅｏｍｉｃｓ
生物技术通报
・综述与专论・
ＢｌｏＴＥｃＨＮｏＬｏＧＹ
ＢＵＬＬＥＴＩＮ２Fra bibliotek１０年第６期差异蛋白质组学在家蚕中的研究进展
韩宾ｋ２
李轶女２
易咏竹１
张志芳２
沈桂芳２
（１中国农业科学院蚕业研究所，镇江２１２０１８；２中国农业科学院生物技术研究所．北京１０００８１）
摘要：
差异蛋白质组是蛋白质组学的一个重要分支，通过对蛋白质组表达谱的比较，揭示细胞生理或病理状态的进
３
个峰形，能非常准确地比较出２份样品蛋白质表达 水平的不同¨¨。ＩＣＡＴ技术的优点在于它可以对混 合样品直接测试不需要分离，能够直接鉴定和测量 低丰度蛋白和膜蛋白，不但明显弥补了双向电泳技 术的不足，而且还使差异蛋白质组分析更趋简单、快 速和准确。但ＩＣＡＴ技术也存在只能对含有半胱氨 酸的蛋白质进行测定，以及会对小肽段和碱性蛋白 的鉴定产生影响等缺点¨“。
ｔｗｏ—ｄｉ—
在差异蛋白质组学研究中，双向电泳技术是细 胞，组织和器官蛋白质组研究中最常用的分离技术。 该技术将第一向等电聚焦（ＩＥＦ）与第二向十二烷基 磺酸钠一聚丙烯酰胺凝胶电泳（ＳＤＳ・ＰＡＧＥ）相结合， 首先根据蛋白质等电点的不同在ｐＨ梯度介质中等 电聚焦将其分离，然后按照其分子量大小在垂直方 向进行ＳＤＳ一聚丙烯酰胺凝胶电泳第２次分离。自 从１９７５年Ｏ’Ｆａｒｒｅｌ和Ｋｌｏｓｅ等＂。首次使用双向电 泳技术到现在，该技术已经得到了巨大的发展。不 同ｐＨ梯度ＩＰＧ胶条的发明极大的提高了双向的电 泳的重复性，使得蛋白质组学的研究获得重大突 破¨１。根据胶条长短和ｐＨ梯度的选择，双向电泳 可以分离得到上千种蛋白，检测出低于１ ｎｇ的蛋白 点。与此同时，包括基质辅助激光解析飞行时间质 谱ＭＡＬＤＩ—ＴＯＦ／ＭＳ和电喷雾质谱ＥＳＩ－ＭＳ在内的各 种质谱技术的发展，使得鉴定２－ＤＥ凝胶上的蛋白 点更加容易。
昆虫基因组与蛋白质组的分析及其应用
昆虫基因组与蛋白质组的分析及其应用I. 引言随着DNA测序技术和生物信息学方法的飞速发展，对于昆虫基因组和蛋白质组的分析，我们已经有了更深入、更详尽的了解。
昆虫是地球上最为丰富、多样的物种之一，具有重要的生态、医学、农业和工业意义。
本文将介绍昆虫基因组和蛋白质组的研究现状、分析方法以及其应用。
II. 昆虫基因组分析随着测序技术的发展，我们可以快速准确地获取昆虫的基因组序列。
根据研究的目的和昆虫物种的不同，基因组分析可以采用不同的方法和策略。
（一）基因组测序和组装基因组测序是基因组研究的基础，主要有两种方法：全基因组测序和目标基因组测序。
全基因组测序需要对所有的DNA序列进行测序和组装，适用于无参考序列的昆虫物种。
目标基因组测序则是测序和组装目标基因的序列，适用于已经有了相关参考序列的昆虫物种。
测序之后，我们需要将序列进行组装来得到连续的基因组序列。
（二）基因组注释基因组注释是研究昆虫基因组的重要步骤，它能够对基因组序列进行功能、结构、进化等方面的分析。
基因组注释分为四个主要步骤：基因预测、mRNA比对、蛋白质注释和通路分析。
基因预测是在基础上通过基因识别算法和特定的分析策略来确定昆虫基因的边界和起始位点。
mRNA比对可以从转录组数据中对基因预测的置信度进行估计。
蛋白质注释则是将预测的基因功能与数据库中的蛋白质信息进行比对，确定昆虫基因的功能。
通路分析可以将基因与通路相互联系起来，以便于我们进一步了解其影响。
（三）基因组演化基因组演化可以帮助我们了解昆虫物种的起源、进化和适应性，从而揭示基因组多样性的来源和演化过程等问题。
对于昆虫基因组演化的研究，主要有两个方法：基于直接比较的方法和基于重建物种树的方法。
基于直接比较的方法主要是对相似的区域进行比较，推断和比较基因的类型、数量和结构等。
基于重建物种树的方法则是通过建立基于基因组的物种关系，推断和分析基因组历史演化过程和机制。
III. 昆虫蛋白质组分析蛋白质组是昆虫基因组的表达产物，通过蛋白质组分析，我们可以了解昆虫物种不同发育阶段、不同组织、不同环境下的蛋白质表达情况和功能。
差异蛋白质组学
差异蛋白质组学摘要：一、差异蛋白质组学简介- 定义- 作用二、差异蛋白质组学技术- 双向凝胶电泳- 质谱技术- 蛋白质组学分析软件三、差异蛋白质组学应用- 疾病诊断- 药物研发- 生物学研究四、差异蛋白质组学前景与挑战- 研究进展- 存在的问题与挑战- 未来展望正文：差异蛋白质组学是一门研究不同生物体、不同组织、不同发育阶段或不同条件下蛋白质表达差异的学科。
通过比较蛋白质的表达水平，可以揭示生物体在特定条件下的生理和代谢变化，进而深入了解生物体的功能和调控机制。
差异蛋白质组学技术主要包括双向凝胶电泳和质谱技术。
双向凝胶电泳是一种将蛋白质分离成不同组的方法，可以区分不同种类的蛋白质。
质谱技术则可以对蛋白质进行定量分析，确定蛋白质的表达水平。
此外，蛋白质组学分析软件也是差异蛋白质组学研究的重要工具，能够对蛋白质表达数据进行处理、分析和可视化。
差异蛋白质组学在疾病诊断、药物研发和生物学研究等领域具有广泛的应用前景。
通过研究差异蛋白质组学，可以发现与疾病相关的蛋白质，为疾病诊断提供新的生物标志物。
此外，差异蛋白质组学还可以用于研究药物靶点，为药物研发提供重要信息。
在生物学研究中，差异蛋白质组学可以揭示生物体在特定条件下的生物学过程和调控机制。
尽管差异蛋白质组学取得了显著的研究进展，但仍然面临着一些挑战。
例如，蛋白质组数据的分析与解释仍然存在困难，质谱技术的定量准确性仍有待提高。
此外，研究方法和技术的不统一也限制了差异蛋白质组学的发展。
在未来，随着研究方法和技术的发展，差异蛋白质组学有望进一步揭示生物体在特定条件下的奥秘。
同时，随着生物信息学技术的进步，蛋白质组数据的分析与解释将变得更加准确和高效。
昆虫全基因组学了解昆虫基因组研究的现状和应用
昆虫全基因组学了解昆虫基因组研究的现状和应用昆虫是地球上最为丰富和多样化的生物类群之一，其基因组研究对于了解生命演化、揭示遗传机制及发展新型农药等方面具有重要意义。
昆虫全基因组学即是研究昆虫基因组的一门学科，通过解码昆虫基因组中的所有基因和其他DNA序列，揭示了昆虫的基因组结构、功能和进化。
本文将介绍昆虫全基因组学的现状和应用。
一、昆虫全基因组学的发展与技术前沿随着DNA测序技术的迅猛发展，昆虫基因组的测序工作进展迅速。
2000年人类全基因组测序计划的成功，奠定了昆虫全基因组学的研究基础。
现在已有数百种昆虫基因组被测序并公开发布，其中包括蚜虫、果蝇、蚊子、蜜蜂等多种重要的模式生物和害虫。
昆虫全基因组研究中的关键技术包括:全基因组快速测序技术、高通量测序技术、单细胞测序技术以及生物信息学分析方法等。
其中，高通量测序技术的发展使得昆虫基因组测序更加迅速和经济高效。
此外，结合比较基因组学、功能基因组学以及表观遗传学等研究方法，深入解析昆虫基因组的结构和功能。
二、昆虫全基因组学的研究成果与突破昆虫全基因组学的研究成果为我们揭示了昆虫基因组的众多特征和进化机制。
例如，通过对昆虫基因组的比较研究，发现昆虫个体大小与基因组大小之间存在一定的关联，且存在基因得失的进化现象。
同时，还发现一些昆虫基因与特定环境适应性息息相关，如对抗抗生素的能力和抗草药作用的机制等。
此外，昆虫全基因组学的研究对于昆虫和人类疾病的研究也具有重要意义。
例如，对蚊子基因组的解读有助于我们了解蚊媒传播的疾病（如疟疾、登革热等）的传播机制，为疾病的防控提供新的策略和手段。
三、昆虫全基因组学的应用前景昆虫全基因组学的研究成果对于农业和医学领域具有重要的应用前景。
在农业方面，通过研究昆虫基因组及其功能基因，可以揭示害虫对于化学农药的抗性演化机制，开发新型农药，从而提高农作物产量并减少农药的使用。
此外，昆虫基因组研究还能够为生物防治害虫提供有力的依据，促进绿色农业的发展。
昆虫性信息素研究现状及展望
昆虫性信息素研究现状及展望摘要：昆虫的性信息素，又称性外激素，它具有高度的专一性和很强的引诱力。
一头雌蛾显然只能释放0.005微克左右的性外激素，却能诱集到100万头以上的雄蛾。
利用昆虫性信息素进行虫情侦查并用以指导大田的防治工作已日趋成熟，在生产上得到了较大面积的推广应用，也取得了明显的效果，与传统的黑光灯诱蛾预测法比较，性诱测报具有专一性强、准确性高、方法简便、成本低廉和安全可靠、不杀伤天敌等优点。
昆虫性信息素作为同种异性昆虫之间生殖阶段的化学通讯工具，其化学结构的高度复杂性和特殊性是昆虫种间生殖隔离的重要保证，因此，不同昆虫之间的性信息素相互不能替代，也不会引起混淆，这在昆虫的区域性调查、植物检疫以及诱杀防治等方面具有较大的实用价值。
关键词：昆虫性信息素、应用现状、影响因素、展望性信息素是雌性成虫性成熟后，释放体外作为求偶通讯联系的一种化学物质。
早在1932年，美国科学家就利用从舞毒蛾腹尖提取的性信息素，用来监测舞毒蛾的分布和发生范围。
1956年美国农业部用人工合成的引诱剂，作为监测地中海果蝇的预警系统，指导适时使用杀虫剂。
1959年德国化学家分离鉴定了第一个天然性信息素家蚕醇的分子结构，并发现空气中存有极微量的家蚕醇，就显示对雄虫的活性，从此揭开了自然界的一个新奥秘，大大地推动了昆虫性信息素的研究进程。
到1982年全世界不仅有150多种昆虫信信息素被分离鉴定，还发现了674种信息素和引诱剂。
1979年美国批准了红铃虫、家蝇、舞毒蛾和日本丽金蝇4种昆虫性信息素用于防治农业害虫，拉开了昆虫性信息素用于病虫防治的序幕。
[1]至今，世界各地在利用昆虫性信息素用于害虫的测报和防治方面，取得了长足的进步，我国已能人工合成100多种昆虫性信息素，在农林害虫测报和防治中进行了广泛应用和研究，应用技术上取得了新的突破。
目前生产上应用的性诱测报大都以诱集雄蛾为测报依据，即使将附近田块的雄成虫诱集至一块田中，对当代为害程度及后代发生量均无不良影响，同时，昆虫性信息素对人、畜、家蚕及环境安全，无不良副作用，而黑光灯诱测易将附近田块的其他害虫诱集至灯光所在田块，造成成虫集中产卵反而加重为害。
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昆虫学报Acta Entomologica Sinica ,August 2006,49(4):680-686ISS N 045426296基金项目:国家自然科学基金项目(30571249)作者简介:刘凯于,男,1968年生,博士,讲师,主要从事昆虫分子生物学研究,E 2mail :liukaiyu @ 3通讯作者Author for correspondence ,E 2mail :hzhong @ 收稿日期Received :2005210220;接受日期Accepted :2006204225昆虫差异蛋白质组:进展和展望刘凯于,邱宝国,洪华珠3,彭建新(华中师范大学昆虫学研究所Π教育部农药与化学生物学重点实验室,武汉 430079)摘要:黑腹果蝇Drosophila melanogaster 、家蚕Bombyx mori 、意大利蜜蜂Apis mellifera 和冈比亚按蚊Anopheles gambiae 等昆虫的基因组测序已经基本完成,蛋白质组学技术将是阐明这些基因组功能的重要工具。
本文综述了应用差异蛋白质组学技术在昆虫诱导性免疫、抗性机制和分子病理研究方面取得的一些成果:(1)细菌、真菌、脂多糖或机械损伤诱导的昆虫血淋巴或血细胞来源细胞系的蛋白质表达的改变;(2)Bt 抗性昆虫中肠刷状缘膜和抗锥虫采采蝇G lossina mor sitans 唾液腺多种蛋白质表达的改变;(3)化学农药处理和姬蜂Chelonus inanitus 携带的多分DNA 病毒引起的昆虫蛋白质组的变化。
最后讨论了昆虫差异蛋白质组学研究的瓶颈与对策。
关键词:昆虫;差异蛋白质组;免疫;抗性;病理中图分类号:Q966 文献标识码:A 文章编号:045426296(2006)0420680207I nsect differential proteome :progress and prospectsLI U K ai 2Y u ,QI U Bao 2G uo ,H ONG Hua 2Zhu 3,PE NG Jian 2X in (Institute of Entom ology ΠK ey Laboratory ofPesticide and Chemical Biology ,Ministry of Education ,Central China Normal University ,Wuhan 430079,China )Abstract :With the com pletion of sequencing of the genomes of Drosophila melanogaster ,Bombyx mori ,Apismellifera ,Anopheles gambiae ,etc .,proteomic technology has been an im portant tool to clarify theirfunctions.This article reviewed the achievements obtained by application of differential proteomic technology to the fields containing insect induced immunity ,resistance mechanism and m olecular pathology :(1)Changes in protein expression files in insect hem olym ph and hem ocyte cell line induced by bacteria ,fungi or injecting ;(2)Differential proteins in brush board membrane between Bt 2resistant and susceptible insects or in salivary gland between resistant and susceptible sand fly to Leishmania chagasi ;(3)Alteration in proteins between the insect treated by chemical pesticide or the hem olym ph of insect induced by polydnavirus and control insect.Finally ,the problems and strategies of insect differential proteomics have been discussed.K ey w ords :Insect ;differential proteome ;immunity ;resistance ;pathology 蛋白质组是指生物个体、组织或细胞表达的蛋白质分子总和,即一个基因组内所有基因表达的全部蛋白质。
基因组是指生物体所含全套基因的总和。
基因是稳定的,它决定蛋白质,但从基因到蛋白质要经过转录、mRNA 的剪切与拼接、翻译和翻译后修饰等一系列的复杂过程,因此一个基因可能编码数种蛋白质。
蛋白质是变化的,不同生理条件下,蛋白质的表达谱系不同。
蛋白质是生命活动执行的主体,要真正阐明基因的功能,必须深入到蛋白质组的研究,基因组、转录组和蛋白质组的研究是相互补充的。
由于单种生物或细胞所表达的蛋白质种类一般都在数万种以上,而蛋白质的研究又远比基因的研究复杂,因此进行蛋白质组的研究将是一项需要众多实验室通力合作的艰巨而宏大的工程。
比较特定因素处理或具有某些特征的生物体或组织细胞与对照组样品,发现它们绝大部分蛋白质的种类和数量是相似的,只有极少数蛋白质存在量和质的差异,这些差异蛋白质决定了生物体或细胞的特性,或者是不同的处理造成了这些蛋白质的差异。
深入研究这些差异蛋白质既可以揭示生物体或细胞具有不同特征的本质,又可以阐明不同处理的作用机制。
差异蛋白质组(又称比较蛋白质组)是蛋白质组学研究的主要内容之一,其核心在于寻找某种特定因素引起的样本之间蛋白质组的差异,揭示并验证蛋白质组在生理或病理过程中的变化(孙言伟等,2005)。
由于差异蛋白质种类较少,因此容易对其进行较深入的研究。
目前,人类差异蛋白质组研究进展十分迅速,已经鉴定了许多具有重要生理功能和与重大疾病相关的蛋白质,带来了许多重大的理论突破,同时也给新药的开发带来了诱人的前景(钱小红和贺福初,2003)。
差异蛋白质组学与生物学的其他分支学科既存在区别,又相互联系。
差异蛋白质组学以全部的差异蛋白作为研究对象,着重于研究差异蛋白的种类及其功能,揭示各种因素作用的分子机制,或差异蛋白与生物体生物学特性的相互关系。
而生物学许多其他分支学科的研究不一定涉及差异蛋白质或全部差异蛋白质。
但是差异蛋白质组学与生物学其他学科又是相互渗透,相互促进的,它已经成为了生命科学多个分支学科研究的重要手段。
差异蛋白质组学技术过程较复杂,一般包括多种样本蛋白质的分别提取与标记(如荧光染料标记),双向电泳,差异蛋白质分子量大小和等电点的估算,免疫印迹(有时采用),基质辅助激光解吸附飞行时间质谱(M A LDI2T OF MS)分析,测定部分肽段的氨基酸序列和BLAST检索(蛋白质的鉴定),以及数据的提交。
深入的工作还应包括相应基因的克隆、表达及其功能的研究。
如果实验室条件有限,可以不采用荧光染料标记,而同时采用多块胶平行进行双向电泳,电泳结束后对胶进行染色,然后采用相应的软件对差异蛋白质斑点进行量的比较、分子量大小和等电点估算。
肽质量指纹图谱分析和微量测序等都可以由某些生物公司完成。
目前差异蛋白质组的主要研究方法是22DE(二维凝胶电泳)分离和MS (质谱)鉴定联合应用。
昆虫蛋白质组的研究正在兴起,目前主要集中于重要经济昆虫家蚕、模式生物果蝇、卫生害虫蚊虫和一些主要的农业害虫(Zdobnov et al.,2002;G iot et al.,2003)。
应用差异蛋白质组学技术已经研究了昆虫的诱导性免疫、抗性机制和病理相关的蛋白质,鉴定了一系列新的免疫诱导蛋白、抗性相关蛋白和参与农药等作用的蛋白质,从差异蛋白质组水平较全面地展示了在免疫诱导、抗性形成和杀虫过程中昆虫体内蛋白质错综复杂的变化。
1 多层次的昆虫蛋白质组 目前,应用双向电泳、肽质量指纹图谱和Edman 微量测序等技术已对一些昆虫的细胞及其某些亚细胞结构、卵壳、唾液腺和血淋巴等的蛋白质组进行了较深入的研究。
昆虫细胞系是许多昆虫生物学家进行科学研究的理想材料,它最便于进行蛋白质组的分析。
粉纹夜蛾细胞系TnH5的总可溶性蛋白在一张2D胶上已显示出760多个蛋白质斑点,其膜蛋白已显示出了260多个蛋白质斑点(蒋才富等,2004;刘凯于等, 2004)。
Loseva和Engstrom(2004)报道家蚕Bombyx mori血细胞系mbn22经脂多糖诱导后的可溶性蛋白可在一张2D胶上显示约12000个蛋白质斑点。
一些生物公司还专门生产了用于制备双向电泳细胞总蛋白和多种亚细胞结构蛋白的试剂盒。
例如Sigma 公司就研制了提取细胞膜蛋白、胞浆蛋白、细胞核蛋白和细胞骨架蛋白等的多种试剂盒,使用效果良好。
这将极大地促进蛋白质在细胞亚结构中定位的研究。
昆虫的卵壳蛋白参与昆虫的胚胎发育,由于疏水性很强,难溶于水,既难以提取也难以转移到等电聚焦的固相pH梯度胶条(IPG胶条)上,双向电泳图谱上蛋白质的斑点一直较少。
Y ao和Li(2003)改进了蚊虫卵壳蛋白的提取和双向电泳样品的制备方法,在2D胶上获得了分辨率良好的700多个蛋白质斑点。
经胰蛋白酶胶内消化,应用M A LDI2T OF MS 分析和BLAST查询,对38个蛋白质斑点进行了初步鉴定。
多种蝇类都是人畜的病原生物传播的媒介,其唾液腺的分泌物关系到多种病原生物能否寄生成功,能否发育成具有感染性的个体,能否将其成功地传播给人畜,因此对该器官蛋白质组研究备受关注。
Valenzuela等(2004)对沙蝇Lutzomyia longipalpis唾液腺蛋白质(主要是分泌型蛋白质)进行了转录组和蛋白质组研究,已鉴定的蛋白质包括:1种富含RG D 的蛋白质、3个黄色素相关蛋白、maxadilan(莨菪类药物)、类PpS D15蛋白、6种似抗凝集素蛋白、1种抗原Ⅴ相关蛋白、1种类D7蛋白、1种胞外基质蛋白、1种5′核酸酶、1种肽酶、1种棕榈酰水解酶、1种核酸内切酶和9种新肽。
还有4种蛋白质尚未找到同源蛋白。
上述蛋白质中,16种是沙蝇特有的。