家蚕是一种重要的经济昆虫,属鳞翅目(Lepidoptera)蚕蛾科(Bombycidae)。辛硫磷是害虫防治中最常用的一种农药,其农药污染严重影响了蚕业经济的发展。金属元素在生物体系中起着重要的作用,在各种金属蛋白和金属酶中承担着重要的生物功能。金属组学是一门旨在研究生物体系内金属元素的分布、化学种态、含量、结构特性、功能等的新兴学科。金属蛋白是含有金属的蛋白,是金属组重要的组成部分,在生物体内中的蛋白质中大约有30%是金属蛋白或者含有金属元素,而这些金属元素中大约有40%参与蛋白的生物学功能。金属蛋白的分离方法主要有液相色法谱和凝胶电泳法,而金属蛋白中金属元素的检测方法主要是借助于高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)和激光烧蚀-电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)。本文分别采用体积排阻色谱和非变性凝胶电泳分离辛硫磷、溴虫腈和氯氰菊酯诱导后的家蚕血液金属蛋白,然后分别结合ICP-MS和LA-ICP-MS来检测蛋白质中的金属元素。结合上述所测得的金属元素变化对家蚕喂食FeCl2,CuCl2和RbCl来改善5龄家蚕的辛硫磷中毒症状;本文的主要内容和结果有以下几个方面:1.采用体积排阻色谱(流动相为30mmol/L Tris-醋酸,PH 7.4,流速0.7mL/min,进样量50μm)对辛硫磷、溴虫腈和氯氰菊酯诱导后的5龄家蚕血液蛋白进行分离,然后与ICP-MS联用测定家蚕金属蛋白中的金属元素。结果显示,在此色谱条件下,家蚕血液蛋白质可以得到很好的分离,农药诱导组与空白组相比蛋白质色谱峰有一定的差异。结合HPCL-ICP-MS技术对家蚕血液结合金属蛋白的金属元素(Fe、Cu、Zn和Mn)进行检测,同时比较家蚕血液中的Fe、Cu、Zn和Mn结合金属蛋白在农药诱导下的差异性。实验结果表明,家蚕血液中含有丰富的Fe、Cu、Zn和Mn结合金属蛋白,5龄家蚕在辛硫磷、溴虫腈和氯氰菊酯三种农药诱导下与空白组相比,含有Fe、Zn和Mn的结合金属蛋白含量明显降低,某些Cu结合金属蛋白色谱峰甚至检测不到。2.采用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)对家蚕血液蛋白质进行分离,实验在低电流和低温度的条件下进行,然后对凝胶进行考马斯亮蓝染色。结果显示,农药处理后的5龄家蚕血液蛋白与空白组相比有明显的差异性蛋白条带;其中5条蛋白条带比较明显,大部分都是分子量较小的蛋白质。采用LA-ICPMS对PAGE5条差异性条带进行Mn、Fe、Cu和Zn元素的测定,结果显示,在Native-PAGE的5条差异性蛋白条带中,可以检测到含有丰富的金属元素,说明这些条带中含有丰富的金属蛋白。3.采用FeCl2(50 mg/L),CuCl2(150 mg/L),RbCl(0.5 mg/L)喷洒桑叶喂食家蚕的五龄幼虫。辛硫磷处理后48 h,辛硫磷处理组47%的家蚕幼虫出现中毒死亡现象,而FeCl2+辛硫磷组、CuCl2+辛硫磷组和RbCl+辛硫磷组死亡率分别只有27%、32%、22%。结果显示FeCl2,CuCl2和RbCl预处理能够减轻辛硫磷处理下家蚕中毒症状,且能够增强幼虫的存活率;辛硫磷处理后48h,家蚕血液和脂肪体中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和羧酸酯酶(CarE)活性显著下降,而FeCl2,CuCl2和RbCl预处理能够显著减轻辛硫磷诱导的家蚕幼虫血液和脂肪体的SOD、CAT和CarE活性抑制。CuCl2组SOD活性提高最为明显,FeCl2组CAT的活性得到了较好的提高,而FeCl2和RbCl组在提高CarE活性的方面相对CuCl2组效果较好。