MAPK信号途径调控小菜蛾Bt Cry1Ac毒素抗性的分子机制研究
发布时间：2021-02-21 14:44
小菜蛾Plutella xylostella（L.）,属鳞翅目菜蛾科,是十字花科作物重要害虫,在世界各地广泛分布。小菜蛾繁殖力强和世代周期短的特点使其能对各种杀虫剂快速进化产生抗药性,这使得小菜蛾的治理问题日趋严重。苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）,属于革兰氏阳性细菌,它在产胞过程中能产生多种杀虫晶体蛋白,对多种靶标害虫具有高效专一的毒杀作用,而且不同的Bt杀虫晶体蛋白基因也被转入到了多种重要的大田作物中（Bt作物）,这在控制田间害虫方面起到了不可替代的作用。然而,Bt制剂及Bt作物的大量不合理使用不可避免的导致害虫对Bt产生高抗性。因此,阐明害虫对Bt产生抗性的分子机制对于Bt可持续应用和田间害虫抗性综合治理至关重要。小菜蛾是第一个被报道在田间对Bt制剂产生抗性的害虫,而且小菜蛾全基因组测序也已完成并对外公布,这使得小菜蛾成为研究昆虫对Bt抗药性分子机制的模式昆虫。本实验室前期小菜蛾Bt抗性分子机制研究发现小菜蛾对Bt Cry1Ac抗性与经典的Bt R-1抗性基因座内有丝分裂原激活的蛋白激酶（Mitogen-activated protein ki...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
PFT和Bt毒素作用机制Fig1.1ModeofactionofPFTandBt(A)PFT成孔分子机制(DalPeraroandvanderGoot,2016)(B)BtCry1Ac作用机制(Bravoetal.,2011)
这些基因可受位于该抗性基因座内的 MAPK 途径的基因 MAP4K4 调控（图1.2）(Guo et al., 2015a)。研究还发现该种群小菜蛾 Cry1Ac 抗性与 ABC 转运家族中 ABCG 亚族的ABCG1 基因的下调相关(Guo et al., 2015c)，与 CAD 基因无关(Guo et al., 2015b)。1.4 MAPK 信号途径概况1.4.1 MAPK 信号途径构成细胞为了存活和行使生理功能就要对环境的变化和外界的刺激做出应答来激活相应的细胞生物学反应。因此从外界刺激源到最终细胞的生物学反应需要一个“communication lines”，就是通常所说的信号途径。大多数情况下信号的传导是通过蛋白激酶间顺次的磷酸化激活来实现的。有丝分裂原激活的蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinases, MAPK)，属于丝氨酸苏氨酸激酶，其构成的 MAPK 信号途径作为此种方式的中枢信号途径在过去几十年中得到了广泛研究(Avruch,A B 1 237
图 1.3 哺乳动物中 MAPK 途径概览（http://www.kegg.jp/）Fig 1.3 The signaling diagram of mammalian MAPK pathway adapted from KEGG pathway database(http://www.kegg.jp/)ERK 途径可以被许多细胞因子诸如生长因子、激素等激活，在细胞增殖和分化中发挥重要作用，某些条件下可以也可由环境的压力激活(Roux and Blenis, 2004)。细胞因子通过细胞膜上的酪氨酸激酶受体(tyrosine kinase receptor,RTK)、G 蛋白偶联受体(GPCR)、离子通道等膜受体招募衔接蛋白，通过将 GTP 转移至 GTP 结合蛋白(Ras、Rap)将其激活，进而激活 ERK 上游的 MAP3K、MAP2K，最终激活 ERK(Johnson and Lapadat, 2002; Roux and Blenis, 2004)。ERK 途径的 MAP3K大多数情况下是 Raf 激酶，在哺乳动物中包含 Raf-1、B-Raf、A-Raf 三类，MAP3K8 和 MEKK1也有可能参与。另一类 MAP3K 是具有组织表达特异性的激酶 mos(Raman et al., 2007)。MAP2K包括 MEK1/2(MAPK/ERK kinase1/2)，通常通过 MAP3K 磷酸化 MEK1/2 的 S-X-A-X-S/T motif 中的丝氨酸激活进而磷酸化 ERK1/2 中 T-E-Y motif 中的苏氨酸和酪氨酸将 ERK1/2 激活(Chang andKarin, 2001; Johnson and Lapadat, 2002; Plotnikov et al., 2011; Roux and Blenis, 2004)。P38 途径作为压力应激的一条主要途径，可由多种生物胁迫和非生物胁迫激活，如致病菌感染、炎症因子、渗透压改变等。信号源通过 G 蛋白偶联受体(GPCR)、肿瘤因子受体(TNFR)、Toll受体等膜受体通过衔接蛋白激活 GTP 结合蛋白，如 Rho 家族的 Rac 和 Cdc42(Keshet and Seger,2010; Zarubin and Jiahuai, 2005)。这些蛋白激活 MAP4K4 或者 MAP3K。Rac1 就可以与 MEKK1
【参考文献】：
期刊论文
[1]小菜蛾饲养技术与规范[J]. 郭兆将,康师,吴青君,张友军. 应用昆虫学报. 2015(02)
[2]Activation and signaling of the p38 MAP kinase pathway[J]. Tyler ZARUBIN. Cell Research. 2005(01)
博士论文
[1]小菜蛾对Bt Cry1Ac毒素抗性的分子机制研究[D]. 郭兆将.中国农业科学院 2016
本文编号：3044501
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
PFT和Bt毒素作用机制Fig1.1ModeofactionofPFTandBt(A)PFT成孔分子机制(DalPeraroandvanderGoot,2016)(B)BtCry1Ac作用机制(Bravoetal.,2011)
这些基因可受位于该抗性基因座内的 MAPK 途径的基因 MAP4K4 调控（图1.2）(Guo et al., 2015a)。研究还发现该种群小菜蛾 Cry1Ac 抗性与 ABC 转运家族中 ABCG 亚族的ABCG1 基因的下调相关(Guo et al., 2015c)，与 CAD 基因无关(Guo et al., 2015b)。1.4 MAPK 信号途径概况1.4.1 MAPK 信号途径构成细胞为了存活和行使生理功能就要对环境的变化和外界的刺激做出应答来激活相应的细胞生物学反应。因此从外界刺激源到最终细胞的生物学反应需要一个“communication lines”，就是通常所说的信号途径。大多数情况下信号的传导是通过蛋白激酶间顺次的磷酸化激活来实现的。有丝分裂原激活的蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinases, MAPK)，属于丝氨酸苏氨酸激酶，其构成的 MAPK 信号途径作为此种方式的中枢信号途径在过去几十年中得到了广泛研究(Avruch,A B 1 237
图 1.3 哺乳动物中 MAPK 途径概览（http://www.kegg.jp/）Fig 1.3 The signaling diagram of mammalian MAPK pathway adapted from KEGG pathway database(http://www.kegg.jp/)ERK 途径可以被许多细胞因子诸如生长因子、激素等激活，在细胞增殖和分化中发挥重要作用，某些条件下可以也可由环境的压力激活(Roux and Blenis, 2004)。细胞因子通过细胞膜上的酪氨酸激酶受体(tyrosine kinase receptor,RTK)、G 蛋白偶联受体(GPCR)、离子通道等膜受体招募衔接蛋白，通过将 GTP 转移至 GTP 结合蛋白(Ras、Rap)将其激活，进而激活 ERK 上游的 MAP3K、MAP2K，最终激活 ERK(Johnson and Lapadat, 2002; Roux and Blenis, 2004)。ERK 途径的 MAP3K大多数情况下是 Raf 激酶，在哺乳动物中包含 Raf-1、B-Raf、A-Raf 三类，MAP3K8 和 MEKK1也有可能参与。另一类 MAP3K 是具有组织表达特异性的激酶 mos(Raman et al., 2007)。MAP2K包括 MEK1/2(MAPK/ERK kinase1/2)，通常通过 MAP3K 磷酸化 MEK1/2 的 S-X-A-X-S/T motif 中的丝氨酸激活进而磷酸化 ERK1/2 中 T-E-Y motif 中的苏氨酸和酪氨酸将 ERK1/2 激活(Chang andKarin, 2001; Johnson and Lapadat, 2002; Plotnikov et al., 2011; Roux and Blenis, 2004)。P38 途径作为压力应激的一条主要途径，可由多种生物胁迫和非生物胁迫激活，如致病菌感染、炎症因子、渗透压改变等。信号源通过 G 蛋白偶联受体(GPCR)、肿瘤因子受体(TNFR)、Toll受体等膜受体通过衔接蛋白激活 GTP 结合蛋白，如 Rho 家族的 Rac 和 Cdc42(Keshet and Seger,2010; Zarubin and Jiahuai, 2005)。这些蛋白激活 MAP4K4 或者 MAP3K。Rac1 就可以与 MEKK1
【参考文献】：
期刊论文
[1]小菜蛾饲养技术与规范[J]. 郭兆将,康师,吴青君,张友军. 应用昆虫学报. 2015(02)
[2]Activation and signaling of the p38 MAP kinase pathway[J]. Tyler ZARUBIN. Cell Research. 2005(01)
博士论文
[1]小菜蛾对Bt Cry1Ac毒素抗性的分子机制研究[D]. 郭兆将.中国农业科学院 2016
本文编号：3044501
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