海蜇,属于腔肠动物中水母的一种,在我国沿海分布广,资源丰富,且人工养殖技术已经成熟,山东、江苏、辽宁等地已有大规模的工厂化海蜇养殖。国内外对海蜇及其它种类的水母毒素的研究主要集中在溶血活性、对心血管系统的活性等方面,未见杀虫活性及其作用机制的研究。本项目首次对海蜇毒素的杀虫活性成分及其作用机制进行研究,筛选出2-3种靶标害虫, 探讨毒素对靶标害虫的作用机制,重点是对消化系统和神经系统的作用;纯化具有杀虫活性的毒素蛋白并对结构进行表征;进行毒素的安全性毒理学试验。通过本项目的研究,特别是毒素对昆虫消化系统和神经系统作用的研究,有助于深入了解海蜇毒素这种新型蛋白的性质、结构、功能和作用机制,为海蜇这种低值资源获得高值化利用奠定基础,同时丰富了海洋生物毒素的研究。项目中所建立的方法为高含水生物体中活性成分的提取、浓缩提供参考依据。因此,本项目具有重要的理论意义和应用前景。
jellyfish;venom/toxin;purification;insecticidal activity;insecticidal mechanism
目前多数农药毒性高、残留高、污染重,严重影响食品安全和人体健康,从海洋生物筛选杀虫活性物质是新型生态农药创制的重要途径。本研究以海蜇毒素的杀虫活性为中心,开展了毒素的提取、纯化、靶标筛选、杀虫作用机制及毒理学研究,得到以下结果1、建立了海蜇毒素的提取、浓缩和稳定性方法,浸取剂中同时含有3mmol/L的Vc和EDTA时,海蜇毒素的提取率最高;将毒素冷冻干燥后,再用50 mmol/L PBS溶解毒素的浓缩方法最好;NaCl、GSH和EDTA对毒素具有明显的稳定作用。2、海蜇毒素对朱砂叶螨的LC50仅为29.1μg/mL,对山楂叶螨24h的死亡率可达到100%,对柑桔红蜘蛛14天的田间防效可达到85.75%,螨类可作为海蜇毒素的靶标害虫。3、海蜇毒素影响朱砂叶螨的体壁,中毒后体态逐渐皱缩变小,体色暗褐,最后死亡。4、建立了海蜇毒素蛋白的纯化方法,得到4种纯化的蛋白。5、利用Shotgun蛋白质组学方法首次对海蜇毒素的蛋白组成进行分析,鉴定出181种蛋白,按照生物进程、细胞组分和分子功能将毒素蛋白分为13、9和7类,找到33条相应的生物学通路,构建了毒素蛋白的互作网络。6、海蜇毒素大鼠经口LD50雌、雄动物均大于4640 mg/kg;大鼠经皮LD50雌、雄动物均大于2150 mg/kg,属于低毒。海蜇毒素对桑蚕无致死作用,桑蚕能正常吐丝结茧,与对照无明显差别。7、发表文章9篇,其中SCI文章5篇;申请国家发明专利4件,授权3件。