寄生蜂畸形细胞分泌型酶和酶抑制剂对寄主免疫的调控作用

We use the diamondback moth, Plutella xylostella, and its solitary braconid parasitoid Cotesia vestalis as a model system for examining the immune regulation of secreted proteases/ protease inhibitors of C. vestalis teratocyte on its host larvae and the molecular mechanism underlined. By combining bioinformatic methods, gene mutation/deletion, protein expression and purification, protein–protein interaction, Mass spectrum, RNAi and overexpression molecular techniques together, we will (1) clarify the diversity of secreted proteases/ protease inhibitors of C. vestalis teratocyte, and (2) analyze the interaction between C. vestalis teratocyte secreted proteases/ protease inhibitors and their targets on the host immuno-related signal pathways. The results will not only provide new evidences in host immune regulation or reveal new regulation mechanisms by teratocytes, but also improve our knowledge of the host regulation by parasitoids, which will lay a solid basis for developing new techniques/strategies for insect pest control.

寄生因子是寄生蜂得以成功寄生和赖以生存的自然生物因子，在寄生蜂调控寄主生理的过程中发挥重要的作用。本项目以菜蛾盘绒茧蜂及其寄主小菜蛾为研究系统，以寄生后期主导的寄生因子─畸形细胞为研究对象，首先利用寄生体系双方的基因组、转录组信息，用生物信息学探明菜蛾盘绒茧蜂畸形细胞分泌型蛋白酶和酶抑制剂的种类以及其在寄主免疫信号通路中的作用位点，再应用基因突变和缺失、重组表达和纯化、蛋白互作、质谱、RNAi、过表达等研究技术验证其中代表性蛋白酶或酶抑制剂与靶标之间的互作关系，以期揭示菜蛾盘绒茧蜂畸形细胞调控寄主免疫功能的途径和相关分子机理。研究成果不仅将在揭示寄生蜂畸形细胞作用方式的机制方面有所突破，阐明天敌昆虫调节控制寄主生理的新机制，而且可以为获得具有提高寄生蜂控制能力的相关生物分子研究提供了前所未有的机遇，为寄生蜂在生物防治和害虫控制中的开发和利用提供新理论依据和技术支持。

寄生蜂是膜翅目中营寄生生活的昆虫，其寄生过程能够导致寄主个体的死亡，因此作为生物防治的一种手段得到了广泛的关注。菜蛾盘绒茧蜂在与寄主小菜蛾的长期协同进化的过程中，演化出了不同来源的寄生因子，其中胚胎源的畸形细胞作为主要的寄生因子能调控寄主的免疫防御反应、发育进程和营养代谢，为菜蛾盘绒茧蜂幼蜂的发育和生长提供有利的寄主内环境。丝氨酸蛋白酶抑制剂SPI通过特异性作用于丝氨酸蛋白质酶SP，在昆虫体内中发挥着调控免疫、营养代谢等的重要生理作用。本项目以菜蛾盘绒茧蜂-小菜蛾组成的寄生系统为对象，在明确畸形细胞SPIs和SPs的基因多样性以及表达动态的基础上，通过制备相关重组蛋白并鉴定活性后，开展了它们对寄主小菜蛾的调控作用的研究。最终鉴定出（1）对寄主PPO激活途径具有直接抑制作用的CvT-Serpin 1、CvT-Serpin 6和CvT-TIL1TIL，（2）能对寄主免疫起补偿作用、具抗菌活性的CvT-Serpin 3和CvT-Serpin 15，和（3）能对寄主营养（脂）代谢起调节作用调节寄主血淋巴甘油三酯含量的CvT-Serpin 2。本项目的研究进一步的明确额畸形细胞的生理功能，在解析寄生蜂调控寄主生理机制的方面有了新突破。