Methoprene作用的分子机制研究

【摘要】：昆虫的发育变态受多种激素调控,主要为保幼激素(JH)和蜕皮激素(其活性形式为20-羟蜕皮酮,20E)。保幼激素维持昆虫的幼虫状态,蜕皮激素启动昆虫的蜕皮,两种激素通过滴度的变化调节昆虫的生长发育繁殖。JH类似物烯虫酯(Methoprene)通过模拟JH作用,抑制昆虫幼虫发育为成虫而应用于蚊媒控制,但其作用的分子机制尚未阐明,进而影响其应用前景及预防抗药性的产生。埃及伊蚊是全变态昆虫,其中肠在变态过程中经历重塑,由幼虫型转化为蛹/成蚊型,包括幼虫多线染色体细胞的凋亡和成虫二倍体细胞的增殖。本研究对埃及伊蚊中肠的DAPI染色整体包埋、石蜡切片和Tunel检测的结果显示:在正常埃及伊蚊幼虫,中肠成虫二倍体细胞的增殖和分化起始于36小时龄四龄幼虫,化蛹后不久就形成新的蛹/成蚊中肠。幼虫中肠多线染色体细胞的凋亡也于36小时龄四龄幼虫期启动,12小时龄蛹期完成旧上皮的降解。在幼虫期经过Methoprene处理的埃及伊蚊大部分在蛹期死亡,其中肠二倍体细胞的增殖分化和多线染色体细胞的凋亡也于36小时龄四龄幼虫期启动,但在蛹早期幼虫中肠细胞的凋亡过程被阻断了。结果 ,Methoprene处理幼虫发育成的蛹含有幼虫型和蛹/成蚊型2层中肠上皮,并于蛹期死亡。应用Q-RTPCR监测Methoprene处理组和正常组埃及伊蚊中肠内20E作用相关基因的mRNA水平,探寻Methoprene作用的分子机制。Q-RTPCR分析显示Methoprene通过调控EcRB(Ecdysone Recepor B)、USPA(Ultraspiracle A)、BRC(Broad complex)、E93、FTZ-F1、DRONC和DRICE等基因而影响幼虫中肠重塑。这些基因在20E作用和细胞凋亡过程中起关键作用。我们总结Methoprene对埃及伊蚊的杀伤作用是通过干扰20E作用相关基因的表达,导致中肠重塑阻断,蚊虫死于蛹期。