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最硬昆虫茧—黄刺蛾茧的结构与成分解析
发布时间: 2023年12月08日 15:19   作者:秦莉霞   审核人:侯勇、王菲  来源:   浏览次数:

黄刺蛾(Monema (Cnidocampa) flavescens Walker)为鳞翅目刺蛾科的昆虫,俗称洋辣子、八角丁、刺毛虫等。黄刺蛾幼虫身上有很多微细的毒毛,如不慎接触皮肤可引发剧痛或红肿。黄刺蛾分布于我国大部分地区,1年发生1-2代,主要取食苹果、桃、梨、枣等果树和杨、柳、梧桐等经济林木。

黄刺蛾幼虫

黄刺蛾的茧呈椭圆形,形状如雀卵,有褐白相间的纵向条纹,质地坚硬,俗称“雀瓮”或“洋辣子罐”。研究表明黄刺蛾茧是目前发现的最强的一种昆虫茧,其长轴可承受7.7 kg的压力,而短轴可承受6.4 kg的压力。

2022年12月,西南大学生物学研究中心董照明副研究员与首都师范大学张爱兵教授合作,在《Insect Biochemistry and Molecular Biology》上发表题为“Insights into the structure and composition of mineralized hard cocoons constructed by the oriental moth, Monema (Cnidocampa) flavescens Walker”的研究论文,深度解析了黄刺蛾茧的结构与成分。

研究者对黄刺蛾茧中的无机成分和有机成分进行了深入的解析,通过扫描电镜成像发现黄刺蛾茧是由矿物晶体、蚕丝纤维和其他有机物组成;通过X射线衍射、红外光谱和电感耦合等离子体发射光谱分析发现黄刺蛾茧中的矿物晶体主要为一水草酸钙(CaC2H2O4•H2O)。

通过蛋白质组学技术从黄刺蛾茧中鉴定了467个蛋白质,包括252个未知功能蛋白质、87个酶、36个小分子结合蛋白和5个丝蛋白。在未知功能蛋白质中,有25个为富含天冬酰胺的蛋白质(含有高达19.1 % ~ 41.4 %的天冬酰胺)。在丰度最高的前20个黄刺蛾茧蛋白中,有9个为富含天冬酰胺的蛋白质。通过利用定量PCR技术对主要的黄刺蛾茧蛋白的表达模式进行研究,发现3种丝素蛋白和3种富含天冬酰胺的蛋白质只在丝腺中表达,在其他组织中不表达,并且在丝腺中的表达量从前部丝腺到后部丝腺逐渐增加。这些发现为理解黄刺蛾硬茧的矿化形成机制和力学性能提供了重要参考。

西南大学生物学研究中心硕士研究生秦莉霞为论文的第一作者,首都师范大学生物科学学院李晶老师为论文的共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金和重庆市自然科学基金等项目的资助。论文链接如下:

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0965-1748(22)00160-6