蜘蛛毒素杀虫活性肽筛选及其作用机制研究

我国蜘蛛种类丰富，有近4000种，绝大多数对人类没有毒性，而作为节肢动物的捕食者，其毒液中含有大量的杀虫化合物。本项目拟采用对蜘蛛粗毒进行HPLC分离纯化与质谱鉴定相结合的毒素多肽组学和构建蜘蛛毒腺cDNA文库与表达序列标签测序相结合的转录组学研究发现蜘蛛多肽毒素分子；并通过分离纯化和基因工程表达等手段获得纯净的多肽毒素，注射和饲喂几种主要的对作物和人类有害的昆虫，研究杀虫毒理活性，并进行小鼠毒性实验；筛选到的有杀虫活性而无小鼠毒性的蜘蛛多肽毒素，根据其杀虫活性行为表型，设计电生理实验，采用膜片钳全细胞记录的方法初步研究蜘蛛毒素的杀虫活性特点和分子毒理机制；力争发现一批有重要学术价值和应用前景，有我国自主知识产权的高效、安全、经济及与环境相容的新型杀虫剂的先导分子。

本课题通过粗毒杀虫活性的筛选，确定对白额高脚蛛（Heteropoda venatoria）毒液和毒腺进行深入研究。构建白额高脚蛛毒腺cDNA 文库，测定1200个表达序列标签，对序列进行生物信息学分析，获得190个多肽毒素分子的基因信息，其中154个已提交到GenBank，序列号为KC145575 - KC145728；并对蜘蛛毒素的分子多样性和进化进行深入研究。采用反相高效液相色谱分析方法对白额高脚蛛粗毒进行分离纯化，并用MALDI-TOF/MS对色谱分离组分进行纯度和分子质量鉴定。获得22个纯化的毒素，其中有12个具有杀虫生理活性。电生理实验检测到3种具有杀虫活性的分子作用于蜚蠊DUM细胞的钾离子通道。其他有杀虫活性的毒素尚未检测到作用靶点。本项目研究中，发现了一批有重要学术价值和应用前景的新型杀虫剂的先导分子。并成功构建三种基因重组高效表达蜘蛛多肽的体系。深入研究毒素与离子通道的作用机制。为蜘蛛杀虫多肽毒素作用机制的深入研究，及其杀虫活性的开发利用提供有力的保障。另外，通过本课题经费的资助，筛选到7个具有降解羽毛活性的蜘蛛肠道共生菌。深入研究其中的一株枯草芽胞杆菌，发现不但能在24小时内完全降解羽毛，并具有广谱抗病原菌活性，以及降解胶原、羊毛和杂草等。为蜘蛛生物资源的开发和利用开创了新的研究内容。积极开展科普工作，参与撰写两部节肢动物养殖和开发利用的科普书。