虫害诱导杨树蛋白酶抑制剂的变化开题报告

1. 研究目的与意义

蛋白酶抑制剂能与昆虫消化道内的蛋白消化酶相互作用，形成酶抑制剂复合物，削弱或阻断消化酶对食物中的蛋白质的水解消化作用，降低昆虫蛋白降解速率，从而降低昆虫的体重和生长速率，并刺激昆虫消化酶的过度分泌，使昆虫产生厌食反应，降低昆虫的取食，减少植物的被危害机率。

目前研究较多的pis主要是胰蛋白酶抑制剂(trypsin proteinaseinhibitor,ti)和胰凝乳蛋白酶抑制剂(chymotrypsin proteinase inhibitor, ci)，两者都属于丝氨酸类蛋白酶抑制剂，它们与植物抗虫关系最为密切，因为大多数昆虫(包括大部分鳞翅目、直翅目、双翅目、膜翅目以及某些鞘翅目)肠道内的蛋白酶主要是丝氨酸蛋白酶。

本项研究拟通过昆虫取食刺激，研究杨树体内蛋白酶抑制剂的含量变化以及不同取食程度对杨树蛋白酶抑制剂诱导的差异性。

2. 国内外研究现状分析

国内外先后对植物蛋白酶抑制剂，植物蛋白酶抑制剂转基因工程进行了比较系统的研究，但是大多集中于描述蛋白酶抑制剂的种类、结构和讨论转基因的效果与完全性。

1.植物蛋白酶抑制剂的种类概况。蛋白酶抑制剂根据其作用于酶的活性部位的不同，分为丝氨酸蛋白酶抑制剂、半肤氨酸蛋白酶抑制剂(琉基蛋白酶抑制剂)、金属竣肤酶蛋白酶抑制剂和天冬氨酸蛋白酶抑制剂。目前已发现的植物来源的蛋白酶抑制剂主要属于前3种类型，其中，丝氨酸蛋白酶抑制剂和琉基蛋白酶抑制剂可以明显抑制昆虫的生长发育。丝氨酸蛋白酶抑制剂主要具有抑制鳞翅目昆虫消化蛋白酶的能力；而琉基蛋白酶抑制剂则主要是通过抑制鞘翅目和半翅目昆虫消化道内的琉基蛋白水解酶而达到杀虫目的。2.植物蛋白酶抑制剂的应用前景。植物蛋白酶抑制剂基因为林木害虫防治的研究增添了新的内容，随着植物蛋白酶抑制剂的分离和鉴定方法的逐渐改进，不同植物来源、不同类型、不同特性的植物蛋白酶抑制剂基因将会获得并应用到林木害虫防治的基因工程中。深入研究不同植物蛋白酶抑制剂与昆虫肠道蛋白酶系统的相互作用；利用不同调控因子提高蛋白酶抑制剂基因的表达水平;建立和完善一套有效的基因转移体系;同时与其他抗虫因子和防治方法有机地结合，植物蛋白酶抑制剂必将在林木害虫可持续控制中发挥巨大的作用。3.植物蛋白酶抑制剂在基因工程中的应用。自Hilder等人将豇豆蛋白酶抑制剂 （CpT1）转入烟草获得转基因植株以来，抗虫转基因植物的研究取得了很大的进展。近年来已有多种来 源的蛋白酶抑制剂转入不同植物中，其中大部分已获得对昆虫具有明显抗性的转基因植物。在抗虫转 基因植物应用中，主要采用丝氨酸蛋白酶抑制剂和巯基蛋白酶抑制剂，受体则主要是有经济价值的农作物及经济作物，使用的转基因载体多为农杆菌。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容

1、昆虫取食诱导杨树叶片中胰蛋白酶抑制剂活性的影响；

2、昆虫取食诱导杨树叶片中胰凝乳蛋白酶抑制剂活性的影响；

4. 研究创新点

植物蛋白酶抑制剂作为植物重要的防御物质，它们能够与昆虫消化道内的蛋白酶形成复合物，使酶失活，从而阻断或削弱蛋白酶对外源蛋白的水解，干扰昆虫的正常消化作用。

昆虫在取食了含有蛋白酶抑制剂的食物后，会消化不良、缺乏必需氨基酸、生长发育受阻、甚至死亡。

本项研究基于上述背景，开展虫害诱导杨树蛋白酶抑制剂的变化，有助于深入探讨虫害诱导植物的防御机制，为发展杨树的抗性育种提供科学依据。