蟲害給農(nóng)業(yè)、園藝、林業(yè)以及食品儲存方面帶來了嚴(yán)重的損失，在傳播動物和人類病原體方面也存在巨大的，所以針對各類昆蟲的消滅成為當(dāng)下比較關(guān)注的問題害蟲防治 。
目前，使用非選擇性殺蟲劑是較常見的害蟲防治方法害蟲防治 。而大多數(shù)殺蟲劑不僅對目害蟲有效，對有益昆蟲以及其他動物和人類也有負(fù)面影響。非選擇性殺蟲劑的廣泛使用導(dǎo)致害蟲對這些毒素的敏感性降低，因此需要增加毒素的劑量，用其他殺蟲劑替代害蟲已產(chǎn)生抗性的殺蟲劑，或使用殺蟲劑混合物;這些方法增加植物保護(hù)成本，并導(dǎo)致環(huán)境和食物鏈這些毒素的積累。
為了取代非選擇性殺蟲劑，人們也研發(fā)出了其他的害蟲防治方法包括使用害蟲的天敵、昆蟲病原體、細(xì)菌毒素、轉(zhuǎn)基因抗蟲作物或由植物和動物(包括昆蟲)產(chǎn)生的活性分子等害蟲防治 。在這其中，由于多肽和昆蟲激素對于昆蟲的生命活動具有較大的影響，而成為設(shè)計殺蟲劑的種子選手。
但由于天然肽的藥代動力學(xué)特性差和化學(xué)不穩(wěn)定性，不能直接將其用作生物殺蟲劑害蟲防治 。所以經(jīng)過化學(xué)修飾的類似物/擬肽就成為了這一方面的研究方向。近期，波蘭一研究團(tuán)隊就研究出一種昆蟲肽激素的類似物，能夠有效降低昆蟲的免疫力。并將這一研究成果發(fā)布在《Nature》。
在此前的研究中，該研究團(tuán)隊針對昆蟲肽Neb- colloostatin在昆蟲中的多效活性進(jìn)行研究害蟲防治 。通過體內(nèi)免疫生物測定表明，向黃粉蟲中注射Neb- colloostatin的血細(xì)胞類似物顯著減少了血淋巴中的血細(xì)胞數(shù)量，并破壞了昆蟲的吞噬作用，結(jié)瘤和酚氧化酶活性。在測試的類似物中， [Ala1]-,[Val1]-, [Hyp4]- and [Ach4]-colloostatin 在破壞幼蟲，蛹和成蟲的細(xì)胞免疫方面特別有效。這一結(jié)果表明，最有效的類似物在昆蟲血淋巴中的生物活性期比Neb- colloostatin有所增加。
最近，該研究團(tuán)隊又發(fā)現(xiàn)了當(dāng)肽與納米金剛石偶聯(lián)時，有可能通過昆蟲的表皮將Neb -colloostatin引入血淋巴害蟲防治 。在這項(xiàng)研究中，發(fā)現(xiàn)[Ala 1 ]-，[Val 1 ]-，[Hyp 4 ]-和[Ach 4 ] -colloostatin與納米金剛石復(fù)合時，也可能通過角質(zhì)層進(jìn)入血淋巴并誘導(dǎo)所有發(fā)展階段的黃粉蟲的長期免疫損傷。
在該項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)納米金剛石可以將Neb-colloostatin通過角質(zhì)層轉(zhuǎn)移到昆蟲的血淋巴中，在那里它對血細(xì)胞產(chǎn)生促凋亡作用，減少血淋巴中循環(huán)的血細(xì)胞數(shù)量并損害黃粉蟲的先天免疫反應(yīng) . 新的Neb- collostatin 類似物在黃粉蟲血細(xì)胞中的結(jié)構(gòu)-活性分析揭示了比天然肽更有效的血細(xì)胞類似物.害蟲防治 。然而，這些血細(xì)胞類似物對昆蟲免疫反應(yīng)的影響尚未得到研究，這些類似物導(dǎo)致的血細(xì)胞活性增加表明它們可能嚴(yán)重?fù)p害昆蟲的先天免疫;因此，它們可能比Neb- collostatin更有效地降低昆蟲的生存能力。
細(xì)胞免疫反應(yīng)
研究結(jié)果表明，與Neb-collostatin相比，其類似物以類似的方式保留了它們的特異性血細(xì)胞毒活性，但更有效地削弱了黃粉蟲所有發(fā)育階段個體的細(xì)胞和體液免疫反應(yīng)害蟲防治 。在所有研究的發(fā)育階段中。在測試的Neb -collostatin 類似物中，研究人員確定了四種特別有活性的化合物，即 [Ala 1 ]-、[Val 1 ]-、[Hyp 4 ]- 和 [Ach 4]-collostatin，非常有效地減少血淋巴中循環(huán)的血細(xì)胞數(shù)量以及幼蟲、蛹和成蟲的短期和長期細(xì)胞免疫反應(yīng)。這些類似物的顯著活性可能不僅是由于它們增加了血細(xì)胞，而且是由于這些化合物在昆蟲血淋巴中的穩(wěn)定性提高。對Neb-colloostatin分子的修飾，顯著提高了其類似物的活性，并沒有對這些類似物與納米金剛石的復(fù)合物通過昆蟲角質(zhì)層轉(zhuǎn)移到血淋巴產(chǎn)生不利影響。
這一結(jié)果證實(shí)了肽通過角質(zhì)層有效導(dǎo)入昆蟲體內(nèi)，同時保持其特定活性的可能性害蟲防治 。在這項(xiàng)工作中，我們沒有研究受試類似物對昆蟲卵子發(fā)生、胚胎發(fā)生和變態(tài)的影響，但是Neb colloostatin的多效性活性表明其免疫活性類似物也可能更有效地抑制發(fā)育和卵子發(fā)生，并可能干擾昆蟲的胚胎發(fā)生和變態(tài)。鑒定具有多效性、血淋巴穩(wěn)定性和高活性的Neb-colloostatin類似物以及將其引入昆蟲體內(nèi)的有效方法將有助于開發(fā)環(huán)境友好型害蟲防治方法。
參考文獻(xiàn)： Nowicki, P., Kuczer, M., Schroeder, G. et al. Disruption of insect immunity using analogs of the pleiotropic insect peptide hormone Neb-colloostatin: a nanotech roach for pest control II. Sci Rep11, 9459 (2021).