苹果蠹蛾颗粒体病毒GP37蛋白对核型多角体病毒的增效机制

Baculovirus insecticides provide a more environmentally acceptable and sustainable form of insect pest management than chemical agents. Nevertheless, the problems appeared when viral insecticides were used under field conditions, including the weak insecticidal activity and occurrence of resistance. It has been reported that some enhancing factors could not only improve the insecticidal activity, but also eliminate the risk of resistance. Sequence homology analyses revealed that Cydia pomonella granulovirus (CpGV) encodes a entomopoxvirus fusolin homologue named GP37. Our previous studies have shown that GP37 protein, the production of the CpGV gp37, plays an important role in enhancing insecticidal activity of NPVs and exhibits chitin-binding capacity. Based on the above work, further studies of GP37 protein will be carried out as follows: (1) structural localization and subcellular localization of GP37 protein; (2) the binding activity of GP37 protein to peritrophic membrane (PM), dissociation of proteins from the PM by GP37, and properties of the dissociated protein; (3) the effects of GP37 protein on the pore diameters of PM and penetration probability of NPV virions; (4) the effects of GP37 protein on the adsorption and fusion of NPV virions to the brush border membrane of the larval midgut. Through the experimental study above, the synergetic mechanism of GP37 protein to NPVs will be clarified, and then the theoretical foundation for the development of low cost and high efficient viral insecticides will be provided.

杆状病毒杀虫剂是一类环境友好型生物农药。但是，病毒杀虫剂在田间应用中存在着毒力有限的问题以及害虫产生抗性的风险。研究表明，一些增效因子能够提高杆状病毒毒力，从而有效控制或预防抗性的产生。苹果蠹蛾颗粒体病毒（CpGV）基因组具有一段与昆虫痘病毒增效基因fusolin同源的序列（gp37）。申请人前期研究证实，CpGV GP37蛋白对两株核型多角体病毒（NPV）具有明显的增效作用，并且具有几丁质结合活性。以此为基础，本申请拟从如下几个方面对GP37蛋白进行研究：（1）结构定位和亚细胞定位；（2）与昆虫中肠围食膜（PM）的结合能力、对PM蛋白的解离（降解）以及被解离（降解）蛋白的基本特性；（3）对PM孔径和NPV病毒粒子穿透PM比率的影响；（4）对NPV病毒粒子在昆虫中肠上皮细胞吸附和融合的影响。通过上述研究，初步揭示GP37蛋白对NPV的增效机制，为研发高效率的病毒杀虫剂提供依据。

杆状病毒杀虫剂是一类环境友好型生物农药。可是，病毒杀虫剂存在着毒力较低的不足以及害虫产生抗性的风险。一些增效因子能够提高杆状病毒活性，从而提高病毒杀虫剂的防效和控制、预防抗性的产生，而苹果蠹蛾颗粒体病毒（Cydia pomonella granulovirus, CpGV）GP37蛋白一直被认为是潜在的增效蛋白。项目负责人前期的研究证实，CpGV GP37 蛋白对核型多角体病毒（NPV）具有明显的增效作用，但其增效机制依然未明。鉴于此，本项目开展了如下研究：（1）CpGV GP37 蛋白的结构定位和亚细胞定位，（2）CpGV GP37蛋白与昆虫中肠围食膜（PM）的结合能力及其对PM 蛋白的解离（降解），（3）CpGV GP37蛋白对宿主中肠PM完整性、PM穿透性和病毒粒子（ODV）透过率的影响，（4）CpGV GP37蛋白对病毒粒子ODV在昆虫中肠上皮细胞吸附和融合的影响，（5）CpGV GP37蛋白对昆虫几丁质酶和几丁质合成酶基因表达的影响。通过上述研究，获得了以下结果：（1）GP37蛋白是CpGV的结构蛋白，是一种糖蛋白，定位在核衣壳上，（2）感染细胞后，GP37蛋白主要定位在细胞质中，（3）GP37蛋白导致了部分PM蛋白降解（解离），（4）GP37蛋白能够与PM结合，（5）GP37蛋白破坏了PM的完整性，（6）GP37蛋白增加了PM的渗透性，（7）GP37蛋白增大了ODV通过PM的几率，（8）GP37蛋白促进了ODV与昆虫中肠上皮细胞吸附和融合，（9）GP37蛋白诱使昆虫几丁质酶和几丁质合成酶基因表达下调。上述研究结果揭示了CpGV GP37蛋白的增效机制，即GP37蛋白通过破坏PM的完整性和增强PM的渗透性、扩大病毒粒子透过PM与中肠上皮细胞结合的比率、促进病毒粒子与中肠上皮细胞吸附和融合、诱使宿主几丁质酶和几丁质合成酶基因表达下调来增强病毒感染。本项目研究结果将为研发高效率的病毒杀虫剂提供理论依据。