凝聚素印迹法(外源凝集素)

一、什么是外源凝集素

分类:生活

解析:

凝集素是一类能够识别特异性糖并与之非共价结合的蛋白或糖蛋白,因其具有特定的识别受体,在免疫系统和发育过程中发挥了重要的作用.鳞翅目昆虫凝集素的相对分子质量一般都相对较小,且活性在该类昆虫的不同发育时期各不相同,说明凝集素活性的诱导机制较为复杂.

外源凝集素基因是一组广泛存在于植物组织中的蛋白质成分，在储藏器官和繁殖器官中的含量尤其丰富。外源凝集素对植物有许多很重要的生理作用，其中在作物害虫防治方面所能表现出的作用是保护功能，即在植物生长的各个阶段，外源凝集素以不同的方式保护植物免受害虫的侵害。研究结果表明，外源凝集素主要存在于植物细胞的蛋白粒中，一旦被害虫摄食，外源凝集素便会在昆虫的消化道内释放出来，并与肠道围食膜上的糖蛋白相结合，影响营养物质的正常吸收。同时，还可能在昆虫的消化道内诱发病灶，促进消化道内细菌的增殖，对害虫本身造成为害，从而达到杀虫的目的。因而引起了人们对探讨外源凝集素基因在抗虫植物基因工程中应用的极大兴趣。目前人们已分离出多种外源凝集素基因，然而由于多种外源凝集素对人和哺乳动物有较强的毒副作用，因而在生产上应用较少。但也有一些特例，其中豌豆外源凝集素和雪莲花外源凝素（GNA）对人的毒性极低，但对害虫却有极强的抑制作用，因而倍受人们的重视。现已证明GNA对稻褐飞虱、黑尾叶蝉有极强的毒杀作用，同时还能抑制蚜虫的生长。因而通过植物基因工程技术将GNA基因导入到植物体内，以培育出对稻褐飞虱、蚜虫等刺吸式害虫有抗性的转基因植物。到目前为止，已有至少10种植物获得了转GNA基因抗虫植株，它们分别是油菜、西红柿、水稻、甘蔗、甘薯、向日葵、烟草、马铃薯、大豆和葡萄等，均表现出一定的抗虫性。

二、外源凝集素的毒性机制

外源凝集素产生毒性的机制尚在争论中.实验动物食用生的大豆脱脂粉会导致其生长迟缓，一半原因应归于其中的外源凝集素.研究表明，外源凝集素摄入后与肠道上皮细胞结合，减少了肠道对营养素的吸收，从而造成动物营养素缺乏和生长迟缓.但去除外源凝集素的生大豆粉脱脂粉，其营养价值只有轻微的提高.生大豆粉除外源凝集素外，同时也含有胰蛋白酶抑制剂，该物质抑制胰腺分泌过量的蛋白酶，阻碍肠道对蛋白质的吸收（见下文）.另外，一些豆类储藏蛋白（如7S菜豆球蛋白）对消化道蛋白酶的敏感性不高，故豆类蛋白及其制成品普遍存在消化率不高的问题，这也是引起动物生长迟缓的原因之一.

三、植物凝集素的对昆虫的作用

植物凝集素对昆虫如同翅目昆虫及动物产生毒害的机理还不清楚，一般认为植物凝集素可能通过和糖蛋白，如和昆虫围食膜表面、消化道上皮细胞的糖缀合物、或糖基化的消化酶等结合，从而影响昆虫、动物对营养吸收，促进消化道中细菌的繁殖和诱发病灶，抑制昆虫的生长发育和繁殖，最终达到杀虫、或对动物产生毒害的作用。

菜豆凝集素(PHA)是第一个被描述的具有抗虫性的植物凝集素。有趣的是，PHA对豆象幼虫具有毒性的结论是基于一个错误的实验结果，后来研究发现这种防卫作用是由于含有A一淀粉酶抑制剂的缘故(Huesing等1991。如今许多实验表明，来源于麦胚、马铃薯块茎、核桃、沙棘、水稻和刺荨麻的凝集素对豌豆象甲幼虫和豇豆象甲幼虫的生长有抑制作用。WGA和紫色羊蹄甲种子凝集素在浓度很低时对欧洲玉米螟新生幼虫就有致死作用；从雪花莲和大蒜提取的凝集素对豇豆象鼻虫和烟草天蛾幼虫有毒性。雪花莲凝集素(GNA)等对咀嚼式昆虫和刺吸式昆虫都有致死作用。黄大叻等(1997)报道来源于掌叶半夏和半夏的凝集素对麦长管蚜、禾缢管蚜、棉蚜和桃蚜等有致死活性。王伟等(1998)获得同时表达P—lec(豌豆外源凝集素基因)和CpT1(豇豆胰蛋白酶抑制剂)的双价转基因棉花，棉铃虫的存活率、平均体重、生物总量及蜕皮指数均明显低于对照。毛雪等(1999)利用全纯营养液饲养蚜虫技术明确鉴定了棉花凝集素(GHA)、蓖麻凝集素(ACA)、天南星凝集素(AMA)和伴刀豆凝集素(ConA)对棉蚜和麦长管蚜的抗生作用，尽管所测凝集素半致死浓度有差异。对于长角叶甲，Czapla实验表明WGA、BPA可抑制40%

的虫重，来源(EHL)凝集素在2%水平上致死率为100%，但由于EHL的热不稳定性，后来的实验结果有些不一致；在0．1%水平上雪花莲凝集素(GNA)、WGA对1龄、3龄灰、褐飞虱作用都非常明显，同对照相比死亡率大于75%；WGA对黑尾叶蝉的致死率为l5%，GNA的致死率为87%；Powell等人以GNA、WGA 0．1%(w/v)人工饲料饲喂灰、褐飞虱，24h内降低蜜汁分泌96%，而且GNA的抗性效果最佳；但豌豆凝集素对黑尾叶蝉成虫则没有效果；此外WGA、豌豆凝集素等5种凝集素也能减少马铃薯叶蝉成活时间。最近的工作发现刺吸式口器昆虫如椰粉虱、叶蝉、蚜虫等对一些单子叶植物甘露糖结凝集素敏感。刘红霞等(2004)研究发现刺槐种子凝集素对舞毒蛾幼虫的营养代谢有较强的抑制作用。

四、外源凝集素的介绍

外源凝集素（Lectins）又称植物性血细胞凝集素(Hemagglu-tinins），是植物合成的一类对红细胞有凝聚作用的糖蛋白·外源凝集素可专一性结合碳水化合物·当外源凝集素结合人肠道上皮细胞的碳水化合物时，可造成消化道对营养成分吸收能力的下降·外源凝集素广泛存在于800多种植物（主要是豆科植物）的种子和荚果中·其中有许多种是人类重要的食物原料，如大豆，菜豆，刀豆，豌豆，小扁豆，蚕豆和花生等·