消化毒剂的作用机理资料.ppt

* 第五节 消化毒剂的作用机理 1996年，吴文君等首次提出了消化毒剂的概念，把主要作用于昆虫消化系统，即主要以消化系统为初始靶标的杀虫剂为消化毒剂。 破坏中肠 中肠组织破坏剂 影响消化酶系 消化抑制剂。 主要种类： Bt内毒素 植物源次生代谢物，如二氢沉香呋喃类化合物等。 两类靶标 一、 Bt内毒素 苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt），产品已达60余种，是世界上产量最大、应用最广泛的微生物杀虫剂。 基本作用原理 Bt的杀虫活性主要是其产生的杀虫蛋白晶体在起作用。杀虫蛋白晶体，也叫原毒素（protoxin），是由多个杀虫晶体蛋白（insecticidal crystal proteins,ICPs）或δ-内毒素（δ-endotoxin）或Cry（晶体）蛋白的亚单位组成。昆虫摄食该毒蛋白后，在中肠的高pH环境和蛋白酶的作用下，毒蛋白晶体溶解并被激活，引起试虫中肠膜上皮细胞裂解。 症状： 试虫失去运动能力，不停地颤抖，呕吐，停止取食，死亡。 1. Bt杀虫晶体蛋白（Isecticidal Crystal Proteins，ICPs） 杀虫晶体蛋白是由苏云金芽胞杆菌( Bacillus thuringiensis ，Bt)所产生的毒素。 毒蛋白主要有7种：A2外毒素、B2外毒素、C2外毒素、δ-内毒素、不稳定外毒素、水溶性毒素、鼠因子外毒素。 δ-内毒素是在形成芽孢的同时形成的蛋白质晶体，位于芽孢之旁，所以又称伴孢晶体毒素，是主要的杀虫晶体蛋白，这种晶体蛋白只是一种前毒素(Pretoxin)，经过激活，即消化成分子量为1000～70000的片段，才起毒素作用。 晶体蛋白有130多种，按照杀虫范围和寄主同源型又可分为两大类群，即Cry 蛋白和Cyt蛋白。 Cry在活体和离体条件下只对鳞翅目、双翅目或鞘翅目有效； Cyt活体条件下只对双翅目有效，而离体条件下具有广谱性。 Cry分为四大类（根据杀虫谱）：CryI（鳞翅目）、CryII(鳞翅目和双翅目)、CryIII（鞘翅目）和CryIV(双翅目)。 通常一种毒素只能杀死某一目的部分易感昆虫，对有益生物和脊椎动物安全。 1. Bt杀虫晶体蛋白（ICPs） 完整的毒蛋白一般由三个结构域组成。 结构域Ⅰ由一个α-螺旋束组成，可能与细胞膜穿孔有关； 结构域Ⅱ由三组β-折叠片层组成，可能参与了毒素与膜受体蛋白的识别和结合； 结构域Ⅲ位于毒素分子C-端，则可能能够防止昆虫肠道蛋白酶对毒性肽分子的进一步降解。 1. Bt杀虫晶体蛋白（Isecticidal Crystal Proteins，ICPs） 2. Bt毒素受体蛋白 晶体蛋白的毒性与受体蛋白和晶体蛋白结合的能力呈正相关，膜受体蛋白是毒蛋白专一性的决定因子。 ①昆虫中肠Bt毒素受体蛋白主要为存在中肠的刷状缘膜囊泡(BBMV)的氨肽酶N (aminopeptidase N，APN)（肽链端解酶，催化蛋白氨基末端残基的分裂 ）。鳞翅目。 ②烟草天蛾中肠BBMV上Cry1Ab毒素的受体BT-R1，证明它是一种类钙粘蛋白(cadherin-like)。 ③尖音库蚊幼虫中肠中球形芽孢杆菌晶体的Bin毒素受体可能是一种α-葡糖苷酶。 δ-内毒素的作用过程要经溶解、酶解活化、与受体结合、插入、孔洞或离子通道形成等五个环节。 昆虫取食孢子和毒素 毒素被蛋白酶活化 毒素与膜受体结合 毒素造成膜穿孔使细胞裂解 3. 杀虫晶体蛋白的作用机理 毒素的溶解 晶体蛋白可以溶解于pH 12或pH 9.5并加有巯基试剂的碱性溶液中。中肠内环境诸如pH值、还原电势、去垢性、体积等都可能影响δ-内毒素在昆虫体内的溶解性。鳞翅目幼虫的中肠pH值一般都较高，呈碱性, 对δ-内毒素的溶解很有利。 3 杀虫晶体蛋白的作用机理 毒素的活化 溶解的晶体蛋白被中肠蛋白酶水解，由130kD左右的前毒素，打开二硫键，释放出N 端的70kD左右的抗酶多肽活力片段。 活力片段至少由两部分组成, 即毒力片段和细胞结合片段。毒力片段位于N端, 由几个保守的亲水区组成，主要结构是α-螺旋，对于跨膜通道的形成及毒效可能起着重要作用。细胞结合片段由C端的保守区和中间的可变区组成，主要结构是β-片层，负责毒素与靶标昆虫受体的结合，从而决定了