昆虫抗菌肽在农业上应用潜力

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1、昆虫抗菌肽在农业上应用潜力摘要：综述了昆虫抗菌肽的分类、抗菌机制和在农业生产中的应用，浅析了昆虫抗菌肽在农业生产中的优势和实用发展潜力。关键词：昆虫抗菌肽；抗菌机制；农业生产中图分类号：Q966文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.03.012抗菌肽是具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤活性的小分子肽。昆虫是世界上物种种群最多的生物，为适应多样的生活环境，昆虫自身可形成独特的免疫系统，并自行分泌抗菌肽。昆虫抗菌肽是最先被发现的一类抗菌肽，多带正电荷，水溶性好，热稳定性强，无免疫原性，对宿主细胞具有选择杀伤性，均为碱性多

2、肽，N端为多聚腺昔酸残基，C端均酰胺化,第二位氨基酸多为色氨酸(Try),具两亲性结构，分子量约为4kDa,可抗革兰氏阳性菌和阴性菌。1昆虫抗菌肽的分类与结构昆虫抗菌肽的分子量一般小于10kDa,主要从鳞翅目(Lepidoptera)、双翅目(Diptera)、鞘翅目(Coleoptera)等中分离提取。根据其抗菌谱，昆虫抗菌肽分为：(1)抗革兰氏阴性菌，即富含脯氨酸的抗菌肽(Proline-richPeptides)和少数富含半胱氨酸的抗菌肽(Cysteine-richPeptides)以及富含甘氨酸的抗菌肽(Glycine-richPeptides)

3、；(2)抗革兰氏阳性菌，通常多为富含半胱氨酸的抗菌肽；(3)既抗革兰氏阳性菌又抗革兰氏阴性菌的无特殊氨基酸结构的抗菌肽。无特殊氨基酸结构的抗菌肽，如天蚕素(Cecropins),广泛存在于家蚕、柞蚕等中。分子内部含有两性分子的a-螺旋结构，具有保守氨基酸残基，但不含半胱氨酸和二硫桥。富含半胱氨酸的抗菌肽，富含半胱氨酸，具有二硫桥，广泛分布于半翅目、双翅目等中。如昆虫防御素(Thanatin)分子内部含有两性分子的ci-螺旋和二硫桥，且二硫桥在抗菌过程中起到关键作用。富含脯氨酸的抗菌肽多在双翅目、半翅目、鞘翅目、膜翅目等中发现，由约15〜34个氨基酸残基组

4、成，脯氨酸含量占25%以上。如蜜蜂血淋巴中的Aptdaecin,其氨基酸组成成分中，脯氨酸含量高达33%。富含甘氨酸的抗菌肽多分布于鳞翅目、膜翅目等中，具有0-糖基化。如来自Gloverins家族的抗菌肽，其一级结构富含大量甘氨酸，且位置高度保守，无半胱氨酸，热稳定性好。2抗菌肽的抗菌机制目前，抗菌肽的作用机制可根据作用对象的类型分为：抗真菌型、抗细菌型和抗病毒型。2.1抗真菌活性作用机制Histatin5是从人体唾液中提取出的具有抗真菌活性的多肽。Helmerhors等［1］研究发现,Histatin5为阳离子肽,主要以a-螺旋结构或B-折叠形式存在，

5、具有两亲性。由于碱性抗菌肽所带的正电荷与线粒体膜上的负电荷通过静电作用互相吸引,Histatin5能作为线粒体引导肽的类似物与线粒体膜结合，且不依赖于线粒体膜表面的蛋白，因为碱性抗菌肽和膜负电势的因素，与线粒体结合造成线粒体膜渗透势改变，线粒体破裂，真菌死亡。2.2抗细菌活性作用机制肽分子并不是插入膜内，而是与质膜外小叶表面的局部连接。抗菌肽可通过氨基降低菌体膜的通透性和膜电势差，进而导致细胞内容物的泄漏，最终致使菌体细胞发生裂解⑵。潘凌子等［3］通过电子显微镜观察发现，穿膜孔洞模型的作用机制是由于抗菌肽（如蜂毒肽）能够引起菌体细胞穿孔或破裂，导致细胞质

6、外流，从而使菌体发生裂解，最终死亡。非膜裂解型的作用机制主要包括抑制细胞呼吸、生物大分子的合成及细胞壁的合成等。Carlsson等［3］研究发现，40nmol-L-1昆虫防御素即可导致细菌细胞呼吸变弱，6h后呼吸完全停止，这表明昆虫防御素是通过抑制细菌的呼吸作用来产生抗菌效果的［4］。而蜂毒肽除了能够诱导细菌细胞形成穿膜孔洞，还能够抑制菌体与调控细胞分裂相关的蛋白合成，促使细胞分裂停滞于I期(或G1期)，进而影响细胞分裂。樗蚕素(attacin)可通过干扰大肠杆菌胞外膜蛋白OmpC、OmpF、OmpA和LamB基因的转录，从而抑制胞外蛋白的合成，最终改变

7、细菌，尤其是革兰氏阴性菌细胞膜的通透性，导致菌体死亡［5］o麻蝇毒素II(SarcotoxinsII)由于无法维持正在形成中的细胞壁的正常形态，进而抑制细胞壁的形成，因此具有抗菌功效。麻蝇毒素II对已形成的细胞壁则无任何影响［6］。2.3抗病毒活性作用机制抗菌肽的抗病毒活性作用机制是利用抗菌肽与病毒蛋白具有相似性，从而阻止病毒对植物的侵染。如蜂毒肽及类似物K17的结构与烟草花叶病毒的衣壳蛋白的部分氨基酸序列存在相似性，以伪装病毒包被蛋白干扰病毒正常组装。3昆虫抗菌肽在农业上的应用潜力现今的农业生产中，越来越需要提高植物自身的抗性以适应不断变化的环境。在农

8、药和畜牧业的饲料中，需要逐渐减少抗生素的使用。昆虫抗菌肽作为农业中的新兴抗菌药物