4.昆虫酚氧化酶免疫防御
4.1昆虫酚氧化酶简述
酚氧化酶（PO）又称为酪氨酸酶，是以酚氧化酶 原（POO）的形式存在于昆虫血淋巴、 表皮及中肠中。 当昆虫受到外界微生物的入侵和伤害时，通过特异性 丝氨酸蛋白酶的级联反应 （POO 级联） 而使酚氧化 酶原裂解成酚氧化酶，参与机体的免疫防御反应。PO 氧化酪氨酸、 多巴和多巴胺等物质成黑色素，而昆虫 的体液免疫中的黑化反应与黑色素有着密切的联系， 在此氧化过程中产生有细胞毒性醌，醌也有利于杀死 被包被的微生物。

防御代价：昆虫的免疫防御不仅要消耗能量和食物， 而且还会造成昆虫在进化过程中其体内某些与生存 适合度有关的功能下降。包括进化代价和维持防御 代价。 自体免疫：昆虫的免疫防御要依赖于对自身物质和 异己物质的正确识别，正因如此才容易引起识别失 败的问题，造成自我损害。


性别：通常在昆虫中雄性的免疫反应能力要低于雌 性，雄虫为获得交配机会，就以降低免疫能力为代 价。 其它因素：免疫反应时间、环境温度和昆虫老化等
防御。
资源利用率：资源利用率对昆虫免疫的限制目前主要
集中在昆虫的食物与其免疫防御间的相互关系上。
寄疫防御，如寄生蜂寄生时PDV和畸形细胞对寄主 的影响；锥体虫、线虫会抑制酚氧化酶。
免疫特异性：昆虫的免疫防御识别标准会影响其免疫
防御反应，由于昆虫识别也常具有专化性，从而使得 昆虫不能识别另外很多其他的抗原，不能激活其免疫 防御。
护昆虫不受其他生物的入侵。
病原物 体液 体壁 胃肠围食膜
病原物 气门 病原物
免疫是机体识别和清除体内异物，维持内环境 稳定的一种特异生理反应。 昆虫的免疫系统与高等动物相似，具有重要的
生理功能，包括：
1、免疫防御：清除体内病原物、防止感染； 2、免疫稳定：清除体内衰老和损伤的细胞，维持 机体的生理平衡； 3、免疫监视：清除体内变异产生的异常细胞。
产生的过氧化物自由基和羟基自由基），使 异物被杀死或钝化。
3.4昆虫抗菌肽应用前景
新药物的研发：
由于昆虫抗菌肽具有分子量小、热稳定性强、水溶 性好、无免疫原性、强碱性、抗菌谱广等特点。昆虫抗 菌肽不仅对细菌和真菌有广谱杀灭作用，而且对病毒、 原虫及癌细胞也有杀伤作用，且不易产生抗药性。其作 用机制独特，不损害或破坏高等动物的正常细胞。 在动物饲料中的应用： 抗菌肽种类多，抗菌谱广，是一种的短链蛋白质或 小肽，因细菌不会对其产生耐药性、无残留、不会产生 富集效应受到人们青睐。 转基因动物、植物： 由于抗菌肽具有抗菌广谱性，对利用转基因技术选 育抗病品种提供优秀的基因资源。
4.2昆虫酚氧化酶的形式及作用
颗粒型PO：在昆虫的正常发育过程中通过合成
黑色素而改变昆虫体色；
漆酶型PO：参与了新表皮的硬化反应； 损伤型PO：在昆虫受到伤害时通过合成具有细
胞毒性的醌而对入侵微生物产生杀伤作用。
4.3昆虫体内酚氧化酶作用机制
丝氨酸蛋白酶原 细菌、真菌等的 细胞壁成分激活 丝氨酸蛋白酶 酪氨酸 酚氧化酶 多巴 醌 黑色素 杀伤病原物 参与黑化反应 酚氧化酶原
内容
1. 昆虫免疫防御种类及特征 2. 昆虫血细胞免疫防御 3. 昆虫抗菌肽免疫防御 4. 昆虫酚氧化酶免疫防御
5. 其他体液免疫防御
6. 昆虫内共生菌介导的防御（非免疫防御）
7. 昆虫免疫防御系统的限制因素
1. 昆虫免疫防御种类及特征
先天免疫
昆虫免疫防御
获得性免疫
细胞免疫
昆虫免疫防御
体液免疫

8.展望
对昆虫免疫防御机制的研究不仅使我们对昆虫整个 免疫系统有所了解，同是也启发了人类对自身的免疫 机制的认识和探索，也对我们在其他领域的认知和发 展提供了新思维。如对害虫的防治和益虫的保护方面 提供新的途径；对研制新型药物、生物农药等提供新 材料；对研究转基因动植物提供新的功能基因；对研 究人类疾病提供新的治疗方法。总之，随着生物技术 的发展和研究领域的拓展，相信关于昆虫免疫防御方 面的价值将逐步体现出来。

结节形成：当大量微生物入侵时，先由颗粒血细胞释放 颗粒，将一些血细胞及大量细菌等卷入形成黑化团，进 一步由浆血细胞形成多层的鞘围绕黑化核即形成结节。
3.昆虫抗菌肽免疫防御
细胞免疫 昆虫免疫防御 体液免疫 抗菌肽 酚氧化酶 溶菌酶 凝集素等其 他活性分子
3.1昆虫抗菌肽简述

抗菌肽是昆虫体液免疫中重要的抗菌因子， 具有广谱抗菌性。不仅能杀死革兰氏阳性及阴性 菌，还有抗真菌、病毒、原虫及抑制癌细胞的活 性。 昆虫抗菌肽的产生， 是在外界因素诱导下发 生的生物效应。这些诱导因子既可以是致病性的 细菌，也可以是一些不造成感染的物理和化学的 因素，如超声波、 射线、 生理盐水、 聚肌胞核 苷酸等（表1）
2.3昆虫血细胞介导的防御反应
吞噬作用
结节形成
包被反应
对外部损 伤局部血 块的形成 和修复

吞噬作用：活化的血细胞可直接吞噬入侵的细菌等微小
病原体并将其杀灭。粒血细胞和浆血细胞是进行吞噬作
用的主要血细胞。

包被反应：主要足针对较大的入侵病原体，大量血细胞 包围在病原体周围，并形成囊状，包裹病原体进行黑化 反应。
原血细胞 浆血细胞 粒细胞对外来物表面 原血细胞是昆虫体内 类绛细胞属于非粘附 小球细胞也属于非粘 浆细胞通常在外来物 最基本的血细胞，其他 具有强的黏附作用，并 细胞，其在酚氧化酶级 附细胞，是虫体表膜成 表面呈不对称伸展，主 血细胞均由其分化而来， 对称性伸展，执行吞噬 而原血细胞自身还具有 联反应中起作用。 分角皮层的潜在来源 要形成包裹的血细胞。 分裂增殖的功能。 功能。
血细胞
粒血细胞 类绛血细胞 小球细胞
2.2昆虫血细胞的生成和分化
昆虫血细胞的生成
血细胞的产生和增殖主要发生在虫体发育的两个时期： 第一时期产生于胚胎期的中胚层头或背部，第二时期产生 于幼虫或蛹期由中胚层分化而成的造血器官中。
昆虫血细胞的分化
早期在胚胎第二裂片的原血细胞是外皮层分化而来的 主要血细胞，在三龄后期释放，蜕变期后随淋巴腺退化。 胚胎组织的循环血细胞可继续在幼虫期分化、增殖。
6.1昆虫内共生菌
昆虫内共生菌是与宿主相互依赖、相互影响、协 同进化的。根据其生物学和进化史，昆虫内共生菌可 以分为2类，初生共生菌和次生共生菌。 • 初生共生菌：与寄主的存活和繁殖有关，进行严格 的垂直传播。例如蚜虫内共生菌能提供给蚜虫必须 的营养。 • 次生共生菌：与寄主的适应性有关，如提高寄主的 存活率和繁殖量，通过低水平的水平传播就能在新 的寄主体内定殖，有时也能进行垂直传播。
昆虫免疫防御 机制研究进展
主讲人：王雄雅
前言
昆虫是地球上种类最多的生物类群，在生态系统 中占有重要地位，是许多捕食者和寄生生物攻击的对 象。昆虫在长期的进化过程中发展出了一套独特的防 御系统。 昆虫和其他动物一样，也常常有被病原物入侵的
危险，但昆虫自身具有防止异种生物的侵入和排斥、
消灭异种生物的防御办法。如昆虫坚硬的表皮、组织 间的体液、血细胞以及免疫器官等共同协调作用，保
6.2内共生菌对昆虫防御的作用

抗病原真菌作用
共生菌具有抵御病原菌的作用，如白蚁的共生细菌 具有氧化还原的能力，能抑制外来病原微生物的入侵。

抗寄生蜂作用
例如豌豆蚜体内的2种共生菌与其抵御寄生蜂有关， 蚜虫的寄生率可降低30％以上，这种作用并非由蚜虫 本身的基因型引起，而是由其体内共生细菌决定的。

3.2昆虫抗菌肽的类型
抗菌肽可根据分子结构特点分为4类： (1)以天蚕素为代表的不含半胱氨酸残基的抗菌肽， 现在已经从鳞翅目的蛾类、蝴蝶及双翅目的蝇类 中分离纯化出20多种天蚕素类似物。
(2)以防御素、死亡素为代表的富含半胱氨酸残基的 碱性多肽。 (3)以膜翅目昆虫中发现的蜜蜂肽等为代表的富含脯 氨酸残基的抗菌肽。
5.其他体液免疫防御机制
凝集素：广泛存在于动物、植物和微生物中，
至少含有一个非催化结构域并能可逆结合单糖 或寡糖的所有蛋白质。通过识别微生物细胞膜 表面的糖链，使发生凝集作用以至其失活。 溶菌酶：是作用于外来抗原使之发生溶解或分 解的物质。某些昆虫的免疫性在很大程度上由 溶菌素决定。 抗毒素：能使一些蛋白质的性质发生变化，例 如能中和外毒素的毒性。 溶血素：能与病原物细胞膜表面糖链特异结合， 使细胞膜发生破 坏溶解 ，从而使其在清除和杀 灭病原微生物的活动中发挥积极的作用。
2.昆虫血细胞免疫防御
2.1昆虫血细胞的类型
昆虫血细胞在同有免疫应答巾起重要作用。虽 然利用染色技术，通过光镜、电镜对昆虫血细胞进 行形态及分类研究已有很长历史，但一直没有彻底 弄清楚各种昆虫血细胞的具体种类。目前利用抗体、
分子标记的研究已获得显著的进展，但在不同昆虫
中还未发现血细胞类型特有的标志性抗原。所以目 前昆虫血细胞大体可分类如下：
(4)以双翅目昆虫中分离得到的双翅肽、攻击素、麻 蝇毒素Ⅱ等为代表的富含甘氨酸残基的抗菌肽。
3.3昆虫抗菌肽防御机制
抗菌肽的作用机制主要有4个方面：
酶促水解破坏微生物的细胞壁；
直接插入细胞膜破坏膜结构及其通透性； 抑制微生物的物质代谢，尤其是外膜组分的
合成，阻止细胞分裂增殖；
代谢产生细胞毒性物质（酚氧化反应过程中

抗捕食作用
共生菌也能产生有毒物质保护寄主免于被捕食，如 白蚁体内共生菌能产生甲烷气体以防御蚂蚁和其它捕 食性天敌。
7.昆虫免疫防御系统的限制因素
昆虫自身的免疫系统也存在一些限制因素，如识
别抗原失败、免疫特异性、防御代价、自体免疫、 性别、资源利用率和寄生物的干扰等，而这些局限 使得昆虫的免疫防御受到不同(自发或诱导的、广泛 或具体的)免疫反应的影响，从而限制其持续的免疫
致谢：由于本人水平有限，所提供 内容可能还有错误，望大家积极批 评指正，共同讨论，共同提高。再 次谢谢大家！