生物多样性保护学院朱家颖教授课题组在昆虫毒液领域取得新进展

捕食性蝽作为重要的天敌昆虫，种类繁多，在害虫自然种群控制中起重要作用。捕食性蝽利用毒液器官产生的毒液来杀死猎物和消化猎物组织。目前尽管已知捕食性蝽可通过不同的腺体来产生不同类型的毒液，但其毒液异质性形成的内在机制仍有待被揭示。

朱家颖教授课题组以黄带犀猎蝽为研究对象，通过显微解剖观察发现黄带犀猎蝽毒液器官由主腺后叶（PMG）、主腺前叶（AMG）、副腺（AG）及连接肺门到毒液腔体的导管（VD）、连接副腺到主腺的导管（AMD）和连接副腺到肠道的导管（AGD）组成。然后，通过透射电镜观察证实PMG、AMG及AG为分泌毒液的场所，但它们之间表现出组织学差异。导管在组织结构上不具有分泌细胞，因而不具备分泌毒液蛋白的功能，起到运输毒液蛋白的功能。不同腺体中的分泌细胞所产生的毒液被释放到相应的腺体腔中储存以形成三种不同类型的毒液，不同类型的毒液通过肺门调控形成毒液混合物在捕食中进行使用。对黄带犀猎蝽PMG、AMG及AG毒液生理功能进行分析，发现它们的消化、杀虫和酚氧化酶抑制活性具有显著差异。其中，PMG毒液能够消化猎物组织，而AMG和AG毒液不具有消化功能；AG毒液对猎物黄粉虫具有高杀虫活性，但PMG和AMG毒液的杀虫活性较低；来自三种腺体的毒液对酚氧化酶的抑制能力不同，PMG毒液的抑制能力比AMG毒液强，而AG毒液不具备抑制能力。SDS-PAGE电泳分析发现，PMG、AMG和AG毒液的蛋白条带存在明显差异，表明来自不同腺体的毒液成分存在明显差异。结合利用蛋白质组学和转录组学方法，共鉴定得到151个毒液蛋白成分，主要成分为丝氨酸蛋白酶等酶以及新毒液蛋白，这些毒液蛋白在PMG、AMG和AG中的数量及多样性水平上都表现出异质性。毒液基因表达谱分析发现，它们在PMG、AMG和AG中的转录模式呈现出特异性或偏向性。上述研究结果，从毒液器官形态和组织结构、毒液生理功能分化、毒液成分差异性以及毒液基因表达的区域化调控网络层面揭示了黄带犀猎蝽三种不同类型毒液异质性的形成机制，有助于理解捕食性蝽毒液系统的独特进化模式。

该研究成果近期以题为Morphological, functional, compositional and transcriptional constraints shape the distinct venom profiles of the assassin bug Sycanus croceovittatus的研究论文在International Journal of Biological Macromolecules（IF=8.2，一区Top）发表。博士生吴朝妍和硕士生李露为该论文共同第一作者，博士生王玉琴和魏书军研究员参与了论文研究工作，朱家颖教授为论文通讯作者。该研究得到了云南省农业基础研究联合专项重点项目、国家林草科技创新计划青年拔尖人才项目、云南省“兴滇英才支持计划”青年人才项目以及云南省一流学科林学学科建设经费资助。（来源：生物多样性保护学院/文/图：朱家颖/审核：杨松/初审：李颖/复审：史桓恺/终审：张武先/责任编辑：史桓恺）

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813023030581