二化性家蚕滞育诱导和滞育发动阶段的谷胱甘肽代谢研究

论文摘要

家蚕（Bombyx mori）是典型的卵滞育昆虫。就二化性家蚕而言,子代是否滞育取决于亲代所经历的环境条件。高温明催青诱导子代发生滞育,而低温暗催青诱导子代不发生滞育。在产下后24 h左右进行即时浸酸处理,能够有效阻止蚕卵的滞育发动,使其正常发育和孵化。此前我们研究表明,过氧化氢（H2O2）代谢与蚕卵滞育诱导和发动密切相关,H2O2可能在家蚕滞育诱导和发动调控中具有重要作用。谷胱甘肽（glutathione）包括还原型谷胱甘肽（GSH）和氧化型（GSSG）两者类型。GSH是细胞内最重要的抗氧化小分子,在清除细胞内过氧化物、自由基和修复受损组织等方面起到重要作用。GSH/GSSG比值反映了细胞的氧化还原状态。高水平的GSH/GSSG表明细胞处于还原态,相反低水平的GSH/GSSG表明细胞处于氧化态。鉴于蚕卵滞育诱导和发动过程中H2O2水平发生显著变化,而GSH在谷胱甘肽S-转移酶（glutathione S-transferase, GST）催化下可以分解H2O2,GSH代谢可能也与家蚕滞育诱导和发动密切相关,因此,检测了二化性家蚕滞育诱导和滞育发动过程中的谷胱甘肽代谢情况,包括总谷胱甘肽（GSH+2GSSG）、GSH和GSSG含量,GSH/GSSG比值和GST活性的变化。结果如下。一、滞育诱导阶段蚕卵谷胱甘肽代谢与低温暗催青相比,高温明催青的蚕卵含有显著高水平的总谷胱甘肽和GSSG,显著低水平的GSH、GSH/GSSG和GST活性。总谷胱甘肽水平取决于GSH合成和GST催化的GSH清除。低水平的GST意味着滞育诱导阶段被GST催化清除的GSH数量较少。因此滞育发动阶段总谷胱甘肽含量的增加可能包括GSH合成增加和GSH清除减少。另一方面,GSH/GSSG比值低表明滞育诱导阶段蚕卵处于氧化态。高水平的总谷胱甘肽、低水平的GSH和高水平的GSSG,表明滞育诱导阶段GSH氧化为GSSG的反应显著增强。该结果与滞育诱导阶段蚕卵H2O2水平显著升高一致。因此,高水平的GSH氧化导致了低水平的GSH/GSSG。昆虫细胞中主要由硫氧还蛋白过氧化物酶（thioredoxin peroxidase, Prdx）和GST催化GSH被H2O2氧化为GSSG。滞育发动期间蚕卵GST处于低水平,表明GST在GSH氧化中不起重要作用。因此,GSH氧化为GSSG可能主要由Prdx催化进行。该结果暗示高温明催青可能诱导Prdx基因表达上调。二、滞育发动阶段蚕卵谷胱甘肽代谢与滞育蚕卵相比,即时浸酸蚕卵含有高水平的总谷胱甘肽、几乎相同水平的GSH、高水平的GSSG、低水平的GSH/GSSG和几乎相同水平的GST。高水平的总谷胱甘肽和几乎相同水平的GST活性表明即时浸酸显著促进了蚕卵GSH合成。与即时浸酸蚕卵相比,滞育蚕卵高水平的GSH/GSSG比值表明滞育发动阶段蚕卵处于还原态,而即时浸酸阻止滞育发动过程中蚕卵从还原态转换为氧化态。高水平的总谷胱甘肽、几乎相同水平的GSH和高水平的GSSG表明即时浸酸显著促进了GSH氧化,即新合成的GSH几乎全部被迅速氧化为GSSG。由于即时浸酸蚕卵GST活性与滞育蚕卵相比几乎一样,因此即时浸酸引起的GSH强烈氧化可能主要由Prdx负责催化。该结果表明即时浸酸可能诱导Prdx基因表达增强。相反,滞育蚕卵中GSH氧化很弱,其Prdx基因表达可能也处于很低水平。可见,谷胱甘肽代谢与家蚕滞育诱导和发动密切相关,其中滞育诱导阶段高温明催青促进Prdx基因表达增强,导致GSH强烈氧化为GSSG,表现为低水平的GSH/GSSG,表明滞育诱导阶段蚕卵处于氧化态;相反,滞育发动阶段,Prdx基因表达被显著抑制,抑制了GSH氧化为GSSG,表现为高水平的GSH/GSSG,表明滞育发动阶段蚕卵处于还原态。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一部分 文献综述
• 第一章 谷胱甘肽代谢及其在家蚕中的研究现状
• 1 谷胱甘肽概述
• 2 谷胱甘肽的功能
• 3 谷胱甘肽代谢酶及在家蚕中的研究进展
• 第二章 背景、目的及意义
• 第二部分 实验研究
• 第三章 材料与方法
• 1 实验材料
• 2 实验方法
• 第四章 结果与分析
• 第三部分 讨论与展望
• 1 滞育诱导与过氧化态
• 2 滞育发动与还原态
• 3 结论与展望
• 参考文献
• 研究生期间参与课题和发表文章
• 附录 主要缩略语
• 致谢