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灰飞虱(Laodelphax striatellus)属半翅目飞虱科,是我国水稻上的重要害虫之一。灰飞虱可传播多种植物病毒病,对水稻生产造成严重威胁,亟待突破绿色防控技术以控制灰飞虱对水稻生产的影响。苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)是一种革兰氏阳性细菌,能够产生一系列具有高度特异性的杀虫晶体蛋白(insecticidal crystal protein,ICPs),但对稻飞虱、蚜虫等半翅目害虫的杀虫活性报道较少。本研究组从苏云金芽胞杆菌IPPBI0TSUC1012菌株中分离纯化出的ST-1、ST-2蛋白对灰飞虱若虫具有很高的杀虫活性,本文观察了灰飞虱取食ST-1、ST-2蛋白后中肠上皮细胞的病理变化,对ST-1、ST-2蛋白在灰飞虱中肠上皮细胞进行了定位,初步探索了ST-1、ST-2蛋白的受体类型。结果可进一步明确ST-1、ST-2蛋白对灰飞虱的致死作用机理,拓宽Bt杀虫蛋白的杀虫谱,为筛选对刺吸性口器害虫有效的杀虫蛋白提供理论依据。主要结果如下:1.在灰飞虱3龄若虫分别取食含有ST-1、ST-2蛋白(5μg/ml)和对灰飞虱无杀虫活性的Cry1Ac蛋白(5μg/ml)的人工饲料后,利用透射电镜(transmission electron microscope,TEM)比较研究了中肠组织的病理变化。结果表明,取食ST-1、ST-2蛋白后,灰飞虱中肠上皮细胞微绒毛发生消解,细胞质皱缩、空泡化,线粒体内脊膨化,内质网断裂为细小泡状结构,核膜膨胀,染色质凝聚,并且损伤随着取食时间的延长而加重;相比之下,取食Cry1Ac蛋白的灰飞虱微绒毛、围微绒毛基质健康,但是上皮细胞出现不同程度的损伤;取食正常饲料的灰飞虱中肠上皮细胞无明显病理变化。2.制备了ST-1、ST-2蛋白的多克隆抗体,在灰飞虱3龄若虫取食含有ST-1、ST-2蛋白(5μg/ml)的人工饲料后,利用免疫组织化学方法(immunohistochemistry)对中肠组织中的ST-1、ST-2蛋白分布情况进行了检测,并对ST-1、ST-2蛋白在灰飞虱中肠内的受体进行了定位。Western blot结果显示,所制备的ST-1、ST-2蛋白多克隆抗体的稀释倍数可达到20,000倍,且特异性较强;组织切片分析表明,ST-1、ST-2蛋白主要分布在灰飞虱中肠上皮细胞表面的刷状缘膜囊(brush border membrane vesicles,BBMV)和围微绒毛基质上;全组织分析表明,ST-1、ST-2蛋白主要分布于中肠上皮细胞内,且更加集中于细胞膜表面,中肠肌肉层有零星分布,ST-1、ST-2蛋白对中肠肌肉层可能存在非特异性结合。3.利用甲基-β-环糊精(methyl-beta-cyclodextrin,MbCD)和磷脂酰肌醇特异的磷脂酶C(phosphatidylinositol-specific phospholipase C.,PI-PLC)对灰飞虱中肠BBMV进行处理,并通过ST-1、ST-2蛋白与处理前后的BBMV孵育结合,初步研究ST-1、ST-2蛋白在灰飞虱中肠BBMV上的可能受体类型。结果表明,MbCD和PI-PLC处理灰飞虱中肠BBMV后,ST1、ST-2蛋白与灰飞虱中肠BBMV的结合强度并未出现明显下降,表明灰飞虱体内ST-1、ST-2蛋白的受体并非是胆固醇和GPI锚定蛋白,其对灰飞虱的致死作用机理不同于成孔蛋白,为一种新的作用方式,尚需进一步的深入研究。