免疫识别因子lectin在鳞翅目寄主昆虫识别寄生蜂为“非我”过程中的作用机制研究

How do host insects recognize the parasitoid as non-self is an important scientific question,however the molecular mechanisms about it are still unclear until now. The proposal plans to understand the mechanisms that how do lectins in Lepidoptera host larvae recognize parasitoid as non-self and the relationships between lectin and hemomucin, a factors protect M.cingulum to avoid the encapsulation of host's hemocytes, and integrin, a receptor related to hemcoyte's spreading and encapsulation. The animal materials used in the proposal are the parasitoid M. cingulum and its capacitive host Ostrinia furnacalis and suppressive host Spodoptera exigua. At first, Parasitoid Recognition Related lectins, PRR-lecs will be identified and cloned in two Lepidoptera, and polyclonal antibodies against PRR-lecs will be prepared to locate lectins in tissures and hemocytes and analyze their expression pattern. Reconstructed PRRlecs(rPRR-lecs) will be expressed and purified to analyze the specific sugar-binding characters of PRR-lecs and effects on spreading of host hemocytes and encapsulation of parasitoid embryos. All studies above will clarify that PRR-lecs are important parasitoid recognition related lectins. Furthermore, the differences of PRRLecs in two Lepidoptera will be compared to clarify the reason that how M. cinglum may avoid the immune reaction of capacitive host O. furnacalis. Finally, if the immune function of lectins are related to the receptor-integrin on hemocytes is studies. All results will lay the fundation for clarifing the molecular mechanisms that how do Lepidoptera recognize related parasitoid as non-self.

寄主昆虫如何识别寄生蜂为"非我"是非常重要的科学问题，但有关其分子机制的研究还非常有限。本项目拟以腰带长体茧蜂和其容性及抑性寄主为研究对象，阐明lectin在鳞翅目寄主识别寄生蜂为"非我"过程中的功能机制，以及它与蜂胚胎表面的保护因子hemomucin和寄主血细胞表面的受体integrin的相互作用。项目首先拟在两个鳞翅目昆虫中鉴定与寄生蜂识别相关的凝集素因子PRRlecs，制备它们的多克隆抗体，检测其分布和表达模式，并表达重组蛋白，分析它们的糖结合特异性及对寄主血细胞包囊寄生蜂的影响，以期证明它们是重要的识别寄生蜂的因子；然后通过比较容性寄主与抑性寄主中PRR-lectins的分布及表达差异，分析腰带长体茧蜂在不同寄主中命运不同的原因；最后探究凝集素的免疫功能是否与调控血细胞粘附及包囊的膜受体integirn有关。为阐明鳞翅目昆虫识别近缘寄生物的分子机制打下基础。

寄生蜂在控制昆虫种群数量稳定上起着非常重要的作用。阐明寄主昆虫与寄生蜂的免疫互作机制对指导应用寄生蜂于害虫控制有重要意义。包囊反应是寄主昆虫针对寄生蜂的细胞免疫反应，只有能抑制或者逃避寄主包囊反应的寄生蜂才能在寄主体内存活下来，但关于包囊形成机制目前还不清楚。本项目以包囊反应的启始—“非我”识别过程为研究目标，以昆虫重要的免疫识别因子凝集素（lectin）为研究对象，研究其在昆虫“非我”识别过程中的功能机制。首先在获得亚洲玉米螟血细胞和脂肪体转录组的基础上，结合NCBI中的数据信息，在亚洲玉米螟中鉴定到14个C-型凝集素。在克隆到它们全长序列并分析了其蛋白结构及功能域的基础上，分析了其组织分布和免疫诱导后在脂肪体和血细胞中的表达情况。最后选取了其中7个与包囊形成相关的凝集素进行了真核表达，并进行了促粘附、促聚集和促包囊功能分析。结果表明OfIML2以及OfIML6明显促进血细胞包囊反应；OfIML3、OfIML5、OfIML7能够促进大肠杆菌的凝集；OfIML3、OfIML5、OfIML6能够促进金黄色葡萄球菌的凝集；OfIML2、OfCTL3、OfCTL4能够促进酵母的凝集，为深入探究lectin在昆虫细胞免疫反应中的功能机制打下良好基础。在明确腰带长体茧蜂胚胎表面的糖修饰Gal-GalNAc在其保护蜂胚胎逃避寄主包囊免疫反应的过程中起重要作用的基础上，利用昆虫杆状病毒表达系统成功表达了糖基化的hemomucin，并分析了它与5个能特异结合Gal-的凝集素之间的互作关系，为揭示 hemomucin功能机制奠定了基础。此外，在建立了稳定的亚洲玉米螟幼虫连续血细胞系的基础上，利用该细胞系的免疫反应具有血浆依赖性的特征成功在亚洲玉米螟血淋巴中鉴定到一个明显具有促包囊功能的新因子PEP1。PEP1由脂肪体分泌到血淋巴中并进一步结合到血细胞上，其膜受体的分离鉴定正在进行中。该项目研究结果为系统阐明昆虫血细胞包囊形成分子机制奠定了良好基础。