蝶蛹金小蜂毒液钙网蛋白抑制寄主细胞免疫的机理

Parasitoids play an important role in biological control agent to achieve pest status in agriculture system, and the relationship between parasitoids and its host has been a research hot spot and the difficulty. In our early reaserch, we found calreticulin existed in Pteromalus puparum venom protein , inhibited host P. rapae hemocyte spreading and cellular encapsulation in vitro. Based on the structural features and the newest research results of calreticulin, we design a serious experiments to analysis the mechanism of PpCRT inhibiting host cellular immunity. First, how Pteromalus puparum venom calreticulin (PpCRT) effects on calcium ion concentration in host P. rapae hemocytes will be detected by calcium imaging method. Then, whether PpCRT bind to parasitoid eggs or host hemocytes will be tested by immunohistochemistry. Third, how PpCRT effects on host gene expression will be investigated by transcriptome sequencing. Last, host protein interacting with PpCRT will be screened using yeast two-hybrid methods. Our aim is to confirm which signal pathway PpCRT involve and how PpCRT effect on the pathway. It help us to comprehensive analysis PpCRT inhibition of host immune response way and molecular mechanism. This study not only further reveals the interaction relations between parasitoid and host, but also made a great contribution to gain insights into exploiting parasitoid venom for insect control.

寄生蜂在害虫生物防治中有重要的作用，寄生蜂与寄主的相互关系一直是研究的热点和难点。本项目在我们前期发现钙网蛋白存在于蝶蛹金小蜂毒液中，并且能够抑制寄主菜粉蝶血细胞对微珠的包囊反应的基础上，基于钙网蛋白结构特点，结合国内外最新研究技术和成果，拟采用钙离子成像、免疫组织化学、转录组测序、酵母双杂交等技术，探明毒液钙网蛋白（PpCRT）对寄主血细胞钙离子及对寄主基因转录的影响，验证PpCRT是否与寄生蜂卵或寄主血细胞结合，寻找寄主体内与PpCRT相互作用的蛋白，明确PpCRT所参与的信号通路及其对信号通路的影响，全面解析PpCRT抑制寄主免疫反应的途径及分子机理。本研究可以进一步深入揭示寄生蜂与寄主的相互作用关系，为下一步利用毒液蛋白开发新型生物杀虫剂或将害虫免疫通路蛋白作为杀虫剂靶标提供理论依据，也为寻找新型生物防治策略提供理论基础。

寄生蜂在产卵的同时将毒液等寄生抑制因子一同注射到寄主昆虫体内以保护其子代能够成功完成发育。寄生蜂的毒液蛋白能够抑制寄主免疫反应或调控寄主生长发育，在农业害虫生物防治中有重要的应用前景。本项目组前期从蝶蛹金小蜂毒液蛋白中确定了钙网蛋白组分，并已明确毒液钙网蛋白能够抑制寄主菜粉蝶血细胞的细胞免疫反应，但其作用机理还不清楚。本项目主要通过钙离子成像分析蝶蛹金小蜂毒液钙网蛋白对寄主菜粉蝶血细胞内Ca2+浓度的影响，通过免疫组织化学检测毒液钙网蛋白与蝶蛹金小蜂卵或寄主菜粉蝶血细胞的结合情况，通过转录组测序分析毒液钙网蛋白在不同时间对寄主菜粉蝶基因转录水平的影响，利用酵母双杂交、pull down等技术来寻找与毒液钙网蛋白相互作用的菜粉蝶蛋白，以期解析蝶蛹金小蜂毒液钙网蛋白抑制菜粉蝶细胞免疫反应的分子机理。研究结果表明，蝶蛹金小蜂毒液钙网蛋白促进寄主菜粉蝶血细胞内Ca2+离子浓度提高，毒液钙网蛋白能够与寄生蜂卵表面结合但结合不均匀，并能够进入寄主菜粉蝶多种血细胞内，毒液钙网蛋白在4小时和24小时都显著上调或下调寄主菜粉蝶一些免疫相关基因的表达，筛选并确认了菜粉蝶QM蛋白能够与蝶蛹金小蜂毒液钙网蛋白相互作用，QM蛋白在节肢动物中已被证实参与了免疫反应，是免疫相关蛋白。这些围绕毒液钙网蛋白与寄主菜粉蝶多方面关系的结果，一方面可以帮助我们全面理解蝶蛹金小蜂毒液钙网蛋白抑制寄主细胞免疫的机理，扩展对寄生蜂毒液作用模式的认识，对深入理解寄生蜂与寄主的相互作用关系提供帮助；另一方面也为下一步利用钙网蛋白或其他毒液蛋白开发新型生物杀虫剂或将害虫免疫相关蛋白作为杀虫剂的靶标提供理论依据。