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    柞蚕微孢子虫结构特征与极管蛋白3的鉴定

    【来源:     日期:2020/03/22    浏览量:  】【打印本页】 【关闭

    王勇,博士,讲师,硕士生导师。主要从事柞蚕病原微生物与昆虫免疫研究,重点关注柞蚕微孢子虫的形态特征和侵染机理,寄生过程中与宿主之间的互作关系。

    柞蚕(Antheraea pernyi)属于完全变态昆虫。柞蚕蛹是绿色营养的昆虫食品,柞蚕丝则是丝绸纺织工业的主要原料(图1)

    图1柞蚕蛹和柞蚕丝

    在柞蚕放养过程中,容易受到不同病原微生物的侵染。其中的一种病害:柞蚕微粒子病,可以经卵垂直传播,是蚕种生产中的唯一检疫性病害。近年来柞蚕微粒子病的发生和蔓延呈现出上升趋势,已成为制约柞蚕产业发展的重要因素之一。

    图2健康柞蚕幼虫和患微粒子病幼虫(有黑色渣点且体型小)

    柞蚕微粒子病的病原物为柞蚕微孢子虫(Nosema pernyi)。微孢子虫是一类专性细胞内寄生的单细胞生物。目前已鉴定的微孢子虫有160个属1 300余种,其寄主包括几乎所有的无脊椎动物及5个纲的脊椎动物,其中半数以上的寄主为昆虫。

    作为柞蚕种质资源与创新利用团队成员,近几年来一直在关注柞蚕微孢子虫的结构特征和侵染宿主的分子机理。通过光学显微镜和扫描电镜观察柞蚕微孢子虫形态并测定其平均长度(图3)。


    图3柞蚕微孢子虫孢子光镜和扫描电镜图(刻度尺分别为10 μm和5 μm)

    并通过透射电子显微镜观察内部结构,感染微孢子虫的柞蚕组织会产生病变,如脂肪体和丝腺(图4)。

    图4柞蚕微孢子虫孢子和病变组织透射电镜图

    微孢子虫侵染宿主时,将遗传物质DNA通过极管注入宿主细胞,形成新的微孢子虫孢子。极管作为微孢子虫最为重要的侵染装备之一,对极管主要组份的分离和鉴定有利于更深入的了解微孢子虫的侵染机制。从大量的透射电镜切片中,得到了与微孢子虫模型构像一致的极管环绕图像,杂志主编也充分肯定了这个工作(图5)。


    图5柞蚕微孢子虫极管形态

    通过LC-MS/MS,从柞蚕微孢子虫的极管蛋白中鉴定出3种极管蛋白,并且克隆得到了相一致的基因序列,以PTP3蛋白作为研究对象,通过原核表达出蛋白,纯化后免疫兔子获得多克隆抗体。免疫荧光检测(IFA)PTP3蛋白在柞蚕微孢子虫极管中的位置(图6)。

    图6免疫荧光检测柞蚕微孢子虫PTP3蛋白

    为了研究病原微生物与宿主之间的免疫互作。通过免疫共沉淀技术,筛选微孢子虫在侵染过程中可能通过极管蛋白PTP3与柞蚕肠道内互作的潜在靶标蛋白。对免疫共沉淀蛋白条带进行LC-MS/MS分析,得到了可能与侵染有关的十余个蛋白(图7)。后期将对这些蛋白进行更深入的分析。

    图7免疫共沉淀分析与微孢子虫PTP3互作的柞蚕中肠蛋白

    这些研究为柞蚕微孢子虫的分子特征解析提供了科学依据,对柞蚕病害的防治具有重要的学术意义。该项研究得到了国家自然基金、辽宁省教育厅基金资助,研究成果发表于Parasitology Research,Journal of Invertebrate Pathology等期刊。