生物信息素进展及方法研究报告.ppt

生物信息素研究进展 及研究方法概述 目录 信息素生物合成的调节机制 昆虫神经肽作用于昆虫生长发育、蜕皮变态、 滞育、代谢、生殖等每一个发育过程。滞育激素 （DH）和信息素合成激活肽（PBAN）是最重要的两个神经肽，具有独特的生理功能。PBAN由信息素腺体产生，碳数为33~34，具有中心氨基酸链(Phe-Ser-Pro-Arg-Leu-NH2)的肽链。肽链的C末端部分是其生物活性的基本单元，N末端本身无活性，但对整个作用能力来说它是必不可少的。对于很多种雌性蛾类，PBAN调控着性信息素的生物合成，其作用可能控制着性信息素生物合成过程中酰基的还原。 PBAN的作用过程是一个多种因子互相传导的复杂过程，其调控作用的生物化学机制因不同的昆虫种类而可能有所差异，或因不同的生长发育 阶段而不同。斜纹夜蛾的PBAN在其幼虫阶段，能诱导黑化激素的产生，控制幼虫阶段的体色变化；在成虫阶段又诱导性信息素的形成。同时，PBAN的生物活性又受一些调控因子的影响。其细胞外Ca2+是PBAN的活性因子；钙离子通道的阻止剂（如La3+,Mn2+）可以抑制PBAN的活性，有研究表明斜纹夜蛾体内的钙离子和调钙蛋白（钙离子结合蛋白）是神经肽活动的诱导因子，磷酸蛋白磷酸酶可能参与了PBAN的换能活动；而调钙蛋白抑制剂（如W-7，三氟啦嗪），氟化钠及磷酸酯酶抑制剂均能抑制其信息素的产生。 昆虫对信息化合物的感受机制 昆虫对信息化合物的感受机制 ，目前流行的是刺激物 - 受体蛋白镶嵌理论 简单地说 ，信息化合物分子到达感受树突外膜 ，与外膜蛋白受体结合 ，引起膜蛋白的变化而使膜通透性发生改变 ，膜电位也发生改变 ，从而产生一个神经电位。随着神经电位的产生，外部信息就被转换成神经电信号，在外周神经系统向中枢神经系统传递的过程中进行整合编码，最后大脑破译密码后作出是否产生行为反应的判断。这一过程就是所谓的嗅觉编码 昆虫对信息化合物的嗅觉编码主要有两种:交叉纤维型 和标定线路型。目前对昆虫的嗅觉编码的研究只限于少数鳞翅目蛾类、鞘翅目的马铃薯 甲虫及膜翅目的蜜蜂 ,而且对此项的研究只是初步的了解。 信息素的化学合成 昆虫性信息素的合成。昆虫性信息素的合成方法分为生物合成和化学合成、目前市场上应用较多的信息素是通 过化学合成获得。根据昆虫信息素结构特点，选择原料易得、条件适宜、产率高的合成路线，合成所需目标产物、衍生物及其各种异构体。目前化学合成方法主要有溶液法和固相法两类。 溶液法有炔烃偶联法、Witting缩合反应合成法、有机金属试剂法、此外还有d-重排、天然产物利用等。 固相合成昆虫性信息素、 一般采用Grignard炔烃偶联法、Witting试剂法以及炔烃格氏试剂法等—。 目前全世界鉴定和合成了的昆虫性信息素及其类似物 已达几千余种，国外有上百种昆虫性信息素已商品化，致力于开发性信息素的公司已超过15家—在已鉴定出来的昆虫性信息素中，鳞翅目昆虫占大多数—这些性信息素在结构上有较大的相似性，多数为长链不饱和醇、醋酸脂、醛或酮类 、链长一般为 10~18碳 、其中以C12、C14、C16为最多。除双键外，多数在链的一端有一个功能团。 性信息素生物活性的鉴定 触角电位技术 风洞试验 风洞是一种常用的、有效的昆虫性信息素的生物测定方法，为一种模拟昆虫田间飞行活动的一个物理空间模型，从而可以详细地监测昆虫受信息素或其他味剂诱导的飞行行为。风洞在昆虫化学通讯行为研究中的有效性和实用性已得到了广泛的证实。 风洞还可用来推测有效行为化合物组分及比例、测定他感作用物质的行为功能、以及推测昆虫向气味源定向飞行及感受的机制。 田间试验 在野外测定信息素引起昆虫等靶标行为或生理反应的试验。 性信息素化学结构鉴定 现在通过采用气相色谱分析、液相色谱分析等精密仪器的分析方法，推断出性信息素的基本结构；再结合红外、紫外、核磁共振、气质谱联用 、触角电位测定等仪器进一步分析、确定其化学结构。 e.g. 蛾类性信息素具有挥发性 ,其化学结构的鉴定 用气质联用 ( GC-MS) 进行分析十分有效。如夜蛾科类比较大型的雌蛾一头可有 10～100 ng 的主要成分 ,在气相色谱触角电位监测 检出仪 ( GC-EAD) 和 GC-MS 联用分析时 ,一头雌蛾 性信息素腺的抽取量一般就可得到该虫的性信息素 成分的多寡和主次反应峰及这些成分的化学结构信 息 ,虽尚远不能完成信息素的鉴定 ,但已可提供性信 息素成分的寻找、合成及诱芯制作时性信息素成分 的比例等诸多信息。包括化学源和电子轰击源在内 的气质联用分析一般在分子量、双键数及功能基上