昆虫神经肽具有独特的作用机理,对环境友好和对靶标生物具有很好的选择性,同时这些肽可以影响到昆虫诸多的生理生化过程,而且这些肽家族的数量庞
昆虫神经肽具有独特的作用机理,对环境友好和对靶标生物具有很好的选择性,同时这些肽可以影响到昆虫诸多的生理生化过程,而且这些肽家族的数量庞大,因此受到了众多农药研发团队和公司的青睐。(1)RNAi技术沉默害虫神经肽或神经肽受体的表达[23],(2)设计、合成类似物或调控剂是昆虫神经肽在害虫防治中的两条主要策略。Gäde和Goldsworthy提出了运用昆虫神经肽进行害虫防治的四条途径:发现可阻断神经肽生物合成的特殊抑制剂;发现降低神经肽分泌的抑制剂;设计一系列针对神经肽的受体的神经肽激动剂或者拮抗剂;开发一系列的神经肽类似物,这些类似物不易被降解、容易穿透昆虫表皮、容易在昆虫血淋巴中运输[24]。毫无疑问,模拟肽学是实现这些设想的非常重要的工具。
可以从以下方面考虑使用昆虫神经肽进行害虫防治:(1)设计有效的神经肽类似物或非肽类似物以增加对酶水解的抗性并提高抑制或激动活性,从而使害虫不会正常发育或繁殖。O.Hanin等在对PBAN类似物活性与结构的研究中,设计并合成出了Fenoxaprop和Fluazifop两个具有较高抑制活性的化合物[11]。(2)利用病毒重组技术,在神经肽肽中植入病毒,破坏昆虫正确的生理与代谢。例如 Pennacchio F等对寄生蜂多分DNA病毒(PDV)的生理功能的研究,发现寄生蜂多分DNA病毒使昆虫发生前胸腺失活和前胸腺解体,使蜕皮激素的高峰被抑制,胞早熟性程序化死亡[12]。可以相信,随着对昆虫神经肽研究深入,以干扰昆虫神经系统为基础防治害虫在不久的将来将成为现实。
1.3.2 抑咽侧体素(allatostatin,AST)
抑咽侧体素(allatostatin,AST)是存在于昆虫和甲壳纲动物中的神经肽类激素,它作为昆虫神经肽的一种, 一般由几个至几十个氨基酸序列连接构成,其氨基酸类似,不同的昆虫具有不同的AST氨基酸序列结构。由于在离体条件下具有高效抑制昆虫保幼激素(JH)生物合成的活性,AST受到广泛关注并被认为是潜在的昆虫生长调节剂先导。AST神经肽存在于各类昆虫体内,已发现的有果蝇、蟋蟀、蜚蠊、粘虫和蝗虫等。AST通过作用于咽侧体抑制保幼激素的合成和释放,从而影响昆虫的生长发育和代谢行为[5]。随着研究的深入,AST还具有抑制前肠、中肠、后肠肌肉的收缩及直翅类昆虫卵巢的发育等生物学功能;还能抑制心脏、背血管和输卵管等器官中肌肉的收缩等。已有研究表明由太平洋折翅蠊脑分离出的抑咽侧体素由八个氨基酸构成,是所有抑咽侧体素(Allatostatins)族系中最短的一个肽,此类抑咽侧体素在体外对咽侧体(CA)的保幼激素合成可产生显著的抑制作用[13]。
已经发现有三种类型的抑咽侧体素:Allatostatin A、Allatostatin B、Allatostatin C.这些ASTs通常不存在于相同的神经元中,因此可能有不同的作用。有研究表明,AST具有抑制保幼激素的产生和抑制进食的双重作用,因此AST成为杀虫剂研究的候选目标。
表1.1 部分昆虫AST的一级结构
类型 一级结构 来源
AST-A DRLYSFGL-NH2 太平洋折翅蠊
AST-A GGSLYSFGL-NH2 太平洋折翅蠊
AST-A DGRMYSFGL-NH2 太平洋折翅蠊
AST-A PFNFGL-NH2 太平洋折翅蠊
AST-A LYDFGL-NH2 太平洋折翅蠊
AST-A VERYAFGL-NH2 果蝇
AST-A GPRTYSFGL=NH2 沙蝗
AST-B AWQDLNSAW-NH2 家蚕
AST-C QVRFRQCYFNPISCF 烟草天蛾
1.3.3 抑咽侧体素类似物研究进展
在众多昆虫神经肽中,抑咽侧体素(AST)是研究的最多、进展最快的神经肽之一。AST是最早从蜚蠊体内分离得到昆虫神经肽之一,它通过作用于咽侧体抑制保幼激素的合成与分泌过程。
从蛋白质的结构来分,抑咽侧体素分为三类: