贵州大学昆虫所戴仁怀教授团队：烟草甲抗菌肽在体液免疫和冷休克中的重要作用

【背景意义】

抗菌肽主要由昆虫脂肪体或血细胞合成，分泌进入血淋巴中的一类活性小分子多肽，能够抵御病原微生物的侵染，是昆虫先天免疫系统中的重要效应分子。抗菌肽的产生通常是由病原微生物感染引起的，越来越多的研究表明低温胁迫也可能诱导昆虫抗菌肽基因表达。然而，人们对抗菌肽基因参与调控昆虫应对低温胁迫的功能知之甚少。

前期研究发现烟草甲Lasioderma serricorne老熟幼虫能够在10°C条件存活长达45天，存活率高达98%，表明烟草甲具有很强的耐寒能力。因此，我们选用烟草甲作为研究对象，探究四个抗菌肽基因的免疫功能和遭受冷胁迫时及随后从冷休克恢复至正常中的功能。

【研究内容】

在本研究中，我们从烟草甲转录组鉴定出四个抗菌肽基因（LsAtt1、LsAtt3、LsCec和LsDef-like），采用RNAi技术验证了这个四个抗菌肽基因在烟草甲中的免疫功能，结果表明通过RNAi敲低四个抗菌肽基因可导致感染大肠杆菌或金黄色葡萄球菌的幼虫死亡率增加。进一步采用原核表达技术成功获得三个重组抗菌肽，其中LsAtt1对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有抗菌活性，而LsDef-like仅对金黄色葡萄球菌具有抗菌作用，LsAtt3无活性。此外，利用多肽固相合成技术合成LsCec多肽，体外抑菌实验结果显示合成肽LsCec仅对大肠杆菌有抑菌作用，对金黄色葡萄球菌无活性。利用RT-qPCR检测了四个抗菌肽基因在烟草甲遭受低温胁迫和随后恢复期间的表达（图1）。利用RNAi技术探究了抗菌肽基因敲低是否影响烟草甲冷耐受性和从冷休克中恢复的能力。结果表明，冷胁迫时，LsDef-like基因上调，干扰其表达会降低冷胁迫后烟草甲的生存率，表明LsDef-like与烟草甲的冷耐受性有关。相反，LsAtt1、LsAtt3、LsCec的表达在烟草甲遭受冷胁迫时没有受到影响，干扰其表达会也不会影响冷胁迫后烟草甲的生存率。但是，LsAtt1、LsAtt3、LsCec在冷胁迫后恢复过程中的表达显著上调，干扰它们的表达后，显著延长了烟草甲从冷休克恢复至正常的时间，表明LsAtt1、LsAtt3、LsCec在烟草甲从冷休克中恢复具有重要作用（图2）。综上，抗菌肽在烟草甲冷耐受性和随后恢复过程中具有重要作用，该研究结果将有助于我们更深入地了解昆虫免疫系统功能。

图1 在低温胁迫和恢复期间不同时间点收集样品的示意图

图2 干扰抗菌肽基因（LsAtt1、LsAtt3、LsCec和LsDef-like）对烟草甲从冷休克中恢复的影响

【作者团队及基金支持介绍】

贵州大学昆虫研究所博士研究生张越为论文的第一作者，戴仁怀教授为通讯作者，杨洪教授参与指导该研究；博士研究生杨佳鹏参与了部分工作；贵州大学Guy Smagghe教授、刘冬冬博士也为本研究做出了重要贡献。本研究得到了贵州省高层次创新型人才项目（20206003-2）的资助。

【原文信息】

Zhang Y, Yang JP, Smagghe G, Liu DD, Dai RH, Yang H. Antimicrobial peptides play important roles in innate immunity and recovery from chill coma in Lasioderma serricorne. Entomologia Generalis, 2024, 44(3): 695-704. doi: 10.1127/entomologia/2023/24880171-8177/2023/2488

（撰稿：戴仁怀；审核：常志敏）