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《第八届泛环渤海生物化学与分子生物学会2018年学术交流会论文集》2018年
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20-羟基蜕皮酮对柞蚕蛹滯育解除过程中海藻糖代谢的影响

李亚娜  李文利  
【摘要】:柞蚕(Antheraea pernyi)属于完全变态昆虫,一生经历卵、幼虫、踊和成虫四个不同的生理阶段,以蛹滯育的形式度过恶劣的外界环境。滯育是昆虫受不利环境影响而出现生长发育或生殖暂时中止的生理现象。在滯育前期和滯育解除过程中,昆虫通过特异性地积累或转化体内脂类、碳水化合物和氨基酸等营养物质,以提升滞育存活率及保障滯育解除后发育的能量需求。海藻糖作为昆虫的主要血糖,在昆虫正常生长发育和滯育方面发挥重要的作用。海藻糖通过海藻糖合成酶(trehalose-6-phosphatesynthase,TPS)和海藻糖磷酸化酶(trehalose-6-phosphate phosphatase, TPP)在脂肪体内合成,再释放到血淋巴中,通过淋巴循环输送到各个组织细胞,由可溶型海藻糖酶(solubletrehalase,TRE1)和膜结合型海藻糖酶(membrane-bound trehalase,TRE2)水解成葡萄糖为机体提供能量。柞蚕海藻糖代谢相关TPS、TRE1和TRE2基因已经被克隆研究。在柞蚕解除滞育过程中,Ap-TPS的表达量显著升高,Ap-TRE2基因则呈现先升高后降低的趋势。目前关于柞蚕滞育解除过程中海藻糖的代谢调控研究较少,亟待深入研究以推动柞蚕滞育解除过程中碳水化合物代谢机制的完善。蜕皮激素是昆虫调控蜕皮及变态发育的重要激素,它的活性形式是20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone,20E)。20E作为一种典型的类固醇激素,主要通过受体复合物来行使功能,即蜕皮激素受体EcR和超气门蛋白USP形成异源二聚体后才能介导蜕皮激素信号。已有研究结果显示柞蚕滯育蛹进行外源20E处理后可打破滯育状态提早羽化,表明20E对柞蚕有效解除滯育起着重要的调控作用。然而柞蚕滯育解除过程中体内20E含量的变化以及20E对海藻糖代谢的影响还尚未报道。本研究旨在探讨20E在柞蚕蛹滯育解除过程中对Ap-TRE1和Ap-TRE2基因转录水平和酶活性的调控作用。我们通过对柞蚕滯育解除过程中海藻糖含量和20E滴度的测定,并结合TRE1和TRE2基因表达量及酶活水平的变化得到以下结果:(1)随着滞育的解除,体内的海藻糖含量呈现递减的变化,糖原含量呈M型变化。柞蚕蛹滯育初期Ap-TRE1和Ap-TRE2基因表达下调,TRE1和TRE2酶活较低,海藻糖得到累积。随着滯育的解除,Ap-TRE1和Ap-TRE2基因表达上调,TRE1和TRE2酶活性提高,海藻糖含量降低;(2)在柞蚕蛹解除滯育的过程中,20E含量呈现先上升后下降的趋势;(3)20E处理柞蚕滯育蛹后,血淋巴中海藻糖含量显著降低并且呈现明显的剂量依赖效应。20E可提高Ap-TRE1和Ap-TRE2基因转录水平,并进一步促进其相应酶活力的增加,加快海藻糖水解。(4)我们分别对20E受体ECR进行RNA干扰和施加Cucurtacin B抑制剂后,均引起Ap-TRE1和Ap-TRE2转录水平的显著降低,阻碍柞蚕蛹对海藻糖的利用,使得海藻糖维持在较高水平。综上所述,柞蚕滯育解除过程中20E含量增加激活20E信号途径,与此同时ECR促进Ap-TRE1和Ap-TRE2基因表达上调,海藻糖加速水解,从而有利于打破滞育并恢复生长发育。本研究一方面将有助于从分子水平揭示解除滞育过程中碳水化合物的代谢调控规律,为阐明柞蚕滯育解除机制提供新思路。另一方面,则对人工控制柞蚕滞育的有效解除和提高制种成绩具有指导价值。
【作者单位】:大连理工大学生命与技术学院
【分类号】:S885.1

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