昆蟲卵黃原蛋白受體(VgRs)及其主要功能綜述

昆蟲卵黃原蛋白受體(VgRs)及其主要功能綜述王加偉;彭露;鄒明民;楊一帆;汪蕾;尤民生【摘要】卵黃原蛋白受體(VgRs)屬于低密度脂蛋白受體家族成員，具有該家族典型的保守結(jié)構(gòu)域,包括配體結(jié)合域,表皮生長(zhǎng)因子前體同源域,跨膜域,0-聯(lián)糖功能域,以及胞質(zhì)尾域?昆蟲VgRs通常具有卵巢特異性，是卵黃原蛋白Vg的專一性胞吞作用受體,可介導(dǎo)Vg進(jìn)入昆蟲卵母細(xì)胞，而后沉淀積累形成昆蟲生殖必須的卵黃蛋白YP.VgRs介導(dǎo)的胞吞作用是一個(gè)動(dòng)態(tài)循環(huán)過(guò)程，它是卵黃發(fā)生的基礎(chǔ),對(duì)昆蟲卵母細(xì)胞發(fā)育起著至關(guān)重要的作用?近年來(lái)的研究表明,VgRs不僅與卵巢激活、卵黃發(fā)生與卵子形成密切相關(guān),而且在昆蟲信息交流、社會(huì)分化、行為構(gòu)建以及免疫調(diào)控等中也起到了至關(guān)重要的作用，已成為潛在的害蟲控制新靶標(biāo)?本文首次對(duì)昆蟲VgRs基因的序列信息,分子結(jié)構(gòu),系統(tǒng)進(jìn)化,表達(dá)模式以及調(diào)控功能等方面進(jìn)行了綜述,旨在為了解VgRs基因的研究進(jìn)展及前景提供參考,對(duì)進(jìn)一步改進(jìn)害蟲生態(tài)控制的策略和措施也具有指導(dǎo)意義.期刊名稱】《環(huán)境昆蟲學(xué)報(bào)》年(卷),期】2016(038)004【總頁(yè)數(shù)】12頁(yè)(P831-842)【關(guān)鍵詞】昆蟲;卵黃原蛋白受體;表達(dá)模式;生殖調(diào)控;功能【作者】王加偉;彭露;鄒明民;楊一帆;汪蕾;尤民生【作者單位】福建農(nóng)林大學(xué)應(yīng)用生態(tài)研究所,閩臺(tái)特色作物病蟲生態(tài)防控協(xié)同創(chuàng)新中心,農(nóng)業(yè)部閩臺(tái)作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福州350002;福建農(nóng)林大學(xué)應(yīng)用生態(tài)研究所,閩臺(tái)特色作物病蟲生態(tài)防控協(xié)同創(chuàng)新中心,農(nóng)業(yè)部閩臺(tái)作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福州350002;福建農(nóng)林大學(xué)應(yīng)用生態(tài)研究所,閩臺(tái)特色作物病蟲生態(tài)防控協(xié)同創(chuàng)新中心,農(nóng)業(yè)部閩臺(tái)作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福州350002;福建農(nóng)林大學(xué)應(yīng)用生態(tài)研究所,閩臺(tái)特色作物病蟲生態(tài)防控協(xié)同創(chuàng)新中心,農(nóng)業(yè)部閩臺(tái)作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福州350002;福建農(nóng)林大學(xué)應(yīng)用生態(tài)研究所,閩臺(tái)特色作物病蟲生態(tài)防控協(xié)同創(chuàng)新中心,農(nóng)業(yè)部閩臺(tái)作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福州350002;福建農(nóng)林大學(xué)應(yīng)用生態(tài)研究所,閩臺(tái)特色作物病蟲生態(tài)防控協(xié)同創(chuàng)新中心,農(nóng)業(yè)部閩臺(tái)作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福州350002【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】Q963眾所周知，昆蟲是動(dòng)物界中種類最多、數(shù)量最大、分布范圍最廣的類群，除了擁有個(gè)體小、食性廣、生命周期短、適應(yīng)進(jìn)化快等特點(diǎn)外，更為主要的是其強(qiáng)大的生殖能力和特殊的生殖適應(yīng)性(雷朝亮和榮秀蘭,2003)。昆蟲作為一種卵生動(dòng)物，其胚胎發(fā)育主要依靠發(fā)育中的卵母細(xì)胞積累充足的卵黃蛋白(yolkprotein,YP)等物質(zhì)作為生命必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(氨基酸、蛋白質(zhì)、脂類、磷酸鹽、碳水化合物、離子和維生素等)，該過(guò)程也被稱為卵黃發(fā)生(vitellogenesis)，是昆蟲生殖調(diào)控的核心(Amdametal.,2010;戈林泉和吳進(jìn)才,2010)。迄今為止，卵黃原蛋白(vitellogenin,Vg)是所有昆蟲中最為豐富的一類YP前體，主要在激素的調(diào)控下由雌性昆蟲脂肪體細(xì)胞合成，并釋放到血淋巴，通過(guò)受體作用被卵母細(xì)胞攝取，最終通過(guò)剪切、修飾、加工后以晶體形式沉淀為YP(Matozzoetal.,2008;TufailandTakeda,2008,2009)。卵黃蛋白原受體(vitellogeninreceptors,VgRs)具有卵巢特異性，是Vg的專一性胞吞作用受體(TufailandTakeda,2009)，與卵生動(dòng)物，尤其是昆蟲的生殖過(guò)程密切相關(guān)。在VgR介導(dǎo)的Vg胞吞作用過(guò)程中，VgR與Vg結(jié)合形成的受體一配體復(fù)合物引發(fā)細(xì)胞質(zhì)膜局部?jī)?nèi)化(internalization)，隨后在網(wǎng)格蛋白(clathrin)的作用下形成被膜小窩(coatedpit)(BrownandGoldstein,1986)，包裹著Vg的被膜小窩逐步深陷，直至脫離質(zhì)膜形成被膜小泡(coatedvesicle)，最后轉(zhuǎn)運(yùn)至卵母細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的被膜小泡脫離包被，Vg/VgR復(fù)合體在核內(nèi)酸化作用下解離，Vg被胞內(nèi)體包裹后沉淀形成YP，VgR重新回到卵母細(xì)胞表面，再次介導(dǎo)Vg轉(zhuǎn)運(yùn)(ThomasandAlexander,1998;TufailandTakeda,2008)。可以看出，VgR介導(dǎo)的胞吞作用是一個(gè)動(dòng)態(tài)循環(huán)過(guò)程，且具有專一特異性，既保證了卵母細(xì)胞對(duì)Vg的高效攝取，又可避免吸入過(guò)多的細(xì)胞外溶液。VgR是卵黃發(fā)生的基礎(chǔ)，對(duì)昆蟲卵巢的成熟起著至關(guān)重要的作用，也是研究控制害蟲的潛在靶標(biāo)(Linetal.,2013)。開展VgR的研究對(duì)深入了解昆蟲的生殖生理機(jī)制、挖掘有效控制害蟲的新方法具有重要意義。近年來(lái)，昆蟲VgRs的研究逐步成為探討昆蟲生殖調(diào)控機(jī)制的熱點(diǎn)，從Ferenz(1993)在飛蝗卵母細(xì)胞中純化、鑒定出第一個(gè)VgR蛋白以來(lái)，迄今為止，已有包括鱗翅目、蜚蠊目、雙翅目、膜翅目半翅目鞘翅目，以及虱目在內(nèi)的30種昆蟲的VgRs序列被克隆、測(cè)序或預(yù)測(cè)。為了進(jìn)一步促進(jìn)昆蟲VgR基因的研究，拓展該領(lǐng)域研究的廣度與深度，本文首次全面的對(duì)昆蟲VgR基因的序列信息、分子結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)進(jìn)化、表達(dá)模式以及生殖調(diào)控功能等方面進(jìn)行了綜述，旨在為了解VgR基因的研究進(jìn)展及前景提供參考，對(duì)進(jìn)一步改進(jìn)害蟲生態(tài)控制的策略和措施也具有指導(dǎo)意義。隨著分子生物學(xué)技術(shù)與基因組學(xué)數(shù)據(jù)的不斷豐富與發(fā)展，目前對(duì)于昆蟲VgR基因的克隆主要采用3種方式：第一種為genomewalking，即分步法獲得基因全長(zhǎng)。首先根據(jù)已有的基因組或轉(zhuǎn)錄組信息，篩選獲得VgR基因的預(yù)測(cè)序列，通過(guò)分段設(shè)計(jì)引物，逐段擴(kuò)增基因全長(zhǎng)，最后將獲得的各段序列進(jìn)行整合與拼接。值得注意的是，在進(jìn)行分段引物設(shè)計(jì)時(shí)，必須包含至少50bp的重合序列，這樣進(jìn)行拼接時(shí)才能保證獲得序列的完整性。第二種為常規(guī)的RACE(Rapid-AmplificationofcDNAEnds)擴(kuò)增方法，此方法大多應(yīng)用在目標(biāo)物種的基因組或轉(zhuǎn)錄組信息還未發(fā)布，但序列已知的基因克隆，即直接將前人報(bào)道和上傳的基因序列作為自己克隆的依據(jù)。首先設(shè)計(jì)通用引物獲得中間片段，然后根據(jù)中間片段分別設(shè)計(jì)針對(duì)5'RACE的下游引物與3'RACE的上游引物，分別獲得5端與3端序列，最后將三段序列進(jìn)行拼接即可獲得全長(zhǎng)。例如，紅火蟻Solenopsisinvicta(Chenetal.,2004)、美洲大蠊Periplanetaamericana(TufailandTakeda,2005)、馬德拉蜚蠊Rhyparobiamaderae(TufailandTakeda,2007)、斜紋夜蛾Spodopteralitura(Shuetal.,2011)、柞蠶Antheraeapernyi(Liuetal.,2011)、柳蠶Actiasselene(Xuetal.,2012)、家蠶Bombyxmori(Linetal.,2013)、煙粉虱Bemisiatabaci(郭建洋等,2010)、褐飛虱Nilaparvatalugens(Luetal.,2015)和桔小實(shí)蠅Bactroceradorsalis(Congetal.,2015;Linetal.,2015)，均采用此法。值得注意的是這種方法對(duì)cDNA的質(zhì)量和引物的特異性要求很高。第三種為根據(jù)已知探針進(jìn)行基因克隆，以物種VgR的cDNA片段作為分子探針，篩選cDNA文庫(kù)，從而獲得基因的cDNA序列，此方法仍需要基因組信息的支持。雙翅目的埃及伊蚊AedesaegyptiVgR的基因克隆則采用此方法(ChoandRaikhel,2001)。自Ferenz首次從飛蝗卵母細(xì)胞中純化、鑒定出第一個(gè)VgR蛋白以來(lái)(Ferenz,1993)，VgR基因的研究越來(lái)越成為熱點(diǎn)。目前NCBI中已收錄的昆蟲VgR信息共有385條，已報(bào)道的有30種昆蟲VgRs基因(表1)，其中已克隆驗(yàn)證獲得全長(zhǎng)序列的有15種昆蟲，通過(guò)基因組和轉(zhuǎn)錄組信息預(yù)測(cè)的VgR序列有15種昆蟲。利用已經(jīng)獲得或預(yù)測(cè)的昆蟲VgR序列進(jìn)行保守結(jié)構(gòu)域分析(圖1)，結(jié)果顯示昆蟲VgRs屬于低密度脂蛋白受體(lowdensitylipoproteinreceptor,LDLR)家族(SappingtonandRaikhel,1998)。此外，該家族還包括脂蛋白受體(lipoproteinreceptor,LpR)，超低密度脂蛋白受體(veryLDLR,VLDLR)(Sakaietal.,1994)，LDLR相關(guān)蛋白(LDLR-relatedprotein,LRP)(Herzetal.,1988)，以及megalin分子(Saitoetal.,1994)。昆蟲VgRs具有一些LDLR家族典型的保守結(jié)構(gòu)域，如配體結(jié)合域(ligand-bindingdomain,LBD)，表皮生長(zhǎng)因子前體同源域(epidermalgrowthfactorprecursorhomologydomain,EGFD)，跨膜域(transmembranedomain,TMD)，O-聯(lián)糖功能域(O-linkedsugardomain,OLSD)，以及胞質(zhì)尾域(cytoplasmicdomain,CPD)。同一物種不同的LDLR家族成員以及不同物種同一家族成員之間，LBD與EGFD的數(shù)量并不相同，可以此作為區(qū)分亞家族的標(biāo)準(zhǔn)之一，例如VLDLRs(Takahashietal.,1992;Sakaietal.,1994)，脊椎動(dòng)物VgRs(Bujoetal.,1994;Okabayashietal.,1996)、線蟲VgRs(GrantandHirsh,1999)、以及昆蟲LpRs僅含有單個(gè)LBD與EGFD結(jié)構(gòu)域，而人類與雞的LRPs以及magalin分子則含有兩個(gè)以上的LBD與EGFD結(jié)構(gòu)域，由于昆蟲VgRs特異地含有兩個(gè)LBD和EGFD結(jié)構(gòu)域，因此被劃分為一個(gè)獨(dú)立的LDLR亞家族(TufailandTakeda,2005,2007)。配體結(jié)合域(LBD)是一段由40個(gè)氨基酸左右組成的介導(dǎo)配體和受體相互作用的功能域，含有A型重復(fù)序列，每個(gè)重復(fù)序列包含能夠結(jié)合鈣離子的保守性酸性殘基區(qū)域和6個(gè)以二硫鍵結(jié)合的半胱氨酸殘基(Yamamotoetal.,1984)。昆蟲LBDN-末端的A型重復(fù)區(qū)域用來(lái)結(jié)合Vg蛋白分子。昆蟲VgR的兩個(gè)LBD配體結(jié)合域中分別含有4-5個(gè)或7-8個(gè)重復(fù)基序。表皮生長(zhǎng)因子前體同源域(EGFD)通常位于LBD之后，約40個(gè)氨基酸，其中包含B型重復(fù)序列與P螺旋域，B型重復(fù)序列仍然由6個(gè)以二硫鍵結(jié)合的半胱氨酸殘基組成，但其綁定模式不同于LBD(TufailandTakeda,2009)。昆蟲VgRs具有2個(gè)EGF同源域，由7個(gè)位置相對(duì)固定的B型重復(fù)序列構(gòu)成，其中4個(gè)位于第一個(gè)同源域，3個(gè)位于第二個(gè)同源域(TufailandTakeda,2005,2007,2009)。而p螺旋域約由260個(gè)氨基酸組成，其中含有6個(gè)YWTD重復(fù)基序，昆蟲VgRs具有3個(gè)YWTD基序群集(Jeonetal.,2001)。EGF結(jié)構(gòu)域突變的VgRs雖然可以結(jié)合配體蛋白，但不能在酸性條件下發(fā)生解離，對(duì)家蠶Bombyxmori胚胎具有明顯的致死效應(yīng)(Linetal.,2013)。O-聯(lián)糖功能域(OLSD)位于質(zhì)膜表面，由30個(gè)左右的氨基酸組成，富含蘇氨酸和絲氨酸殘基。大部分昆蟲VgRs均含有OLSD，但也有例外，已有的序列預(yù)測(cè)顯示，果蠅、北美大黃蜂、印度跳蟻、豌豆蚜、紅火蟻，帝王斑蝶和棉鈴蟲均不含OLSD(Luetal.,2015)。目前OLSD的功能仍不明確?？缒び?TMD)是位于O-聯(lián)糖功能域的羧基末端的一段短序列，由約24個(gè)氨基酸組成，在調(diào)節(jié)受體功能，以及質(zhì)膜與胞吞小泡之間的循環(huán)通路中具有重要作用，功能類似膜錨(HerzandBock,2002)。昆蟲VgRs大多只有一個(gè)TMD，位于C末端，但也有例外，序列預(yù)測(cè)顯示，埃及伊蚊、地中海實(shí)蠅、佛羅里達(dá)弓背蟻、豌豆蚜、煙粉虱、體虱VgRs等均具有兩個(gè)TMD，另一個(gè)位于N端。TMD大部分為疏水性氨基酸，比如丙氨酸、甘氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和纈氨酸等(TufailandTakeda,2009)。胞質(zhì)尾域(CPD)是細(xì)胞內(nèi)的一段區(qū)域，主要通過(guò)NPXY(冬酰胺-脯氨酸-X-酪氨酸)內(nèi)化信號(hào)(internalizationsignal)將受體定位到被膜小窩上，所有LDLR家族成員的胞質(zhì)尾區(qū)至少含有一個(gè)NPXY拷貝。NPXY序列呈緊密的發(fā)夾結(jié)構(gòu)，主要作為—些連接蛋白與信號(hào)分子的結(jié)合位點(diǎn)。而大多數(shù)昆蟲VgRs胞質(zhì)尾區(qū)域的NPXY信號(hào)由特殊的LI(亮氨酸-異亮氨酸)內(nèi)吞信號(hào)代替，但也有例外，紅火蟻VgRs同時(shí)具有NPXY和LI信號(hào)(Chenetal.,2004)，蜚蠊目昆蟲同時(shí)具有NPTF及LI信號(hào)。除此之外，昆蟲VgRs的其他內(nèi)化信號(hào)還包括蟑螂中發(fā)現(xiàn)的NPFD基序，該基序與酵母NPFX(1,2)D基序結(jié)構(gòu)類似，能夠直接有效的吸收Kex2p受體(DunnandHicke,2001;Howardetal.,2002),蚊子中發(fā)現(xiàn)的Src同源體3(Src-homology3,SH3)結(jié)合基序PXXP(Hjalmetal.,1996;SunandScoutar,1999),以及果蠅VgR胞質(zhì)尾區(qū)存在的AKSAGQF基序，該基序與甘露糖6-磷酸鹽受體(mannose6-phosphatereceptor)基序AKGMEQF類似，能夠與LL和YXX0(其中X表示任何氨基酸，0表示帶有疏水側(cè)鏈的氨基酸)一起發(fā)揮功能(Danzeretal.,1997)。昆蟲VgRs中內(nèi)化信號(hào)的多樣性，說(shuō)明在受體介導(dǎo)胞吞作用過(guò)程中不同昆蟲可能會(huì)運(yùn)用不同的信號(hào)。由此推斷昆蟲VgR的結(jié)構(gòu)與蛋白修飾特征可能與其轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程和效應(yīng)密切相關(guān)。除了保守結(jié)構(gòu)域分析外，本文還預(yù)測(cè)了昆蟲已有VgR序列的信號(hào)肽區(qū)域(http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/)(圖1)，不同昆蟲均含有一條信號(hào)肽，位于肽鏈N端，多從第一個(gè)氨基酸序列開始，且長(zhǎng)度在18-30bp不等，主要用于引導(dǎo)VgR蛋白分子進(jìn)入到卵母細(xì)胞膜表面，從而結(jié)合Vg。對(duì)NCBI中收錄的和已發(fā)表的15個(gè)昆蟲基因組中獲得的29種昆蟲VgRs的氨基酸序列，應(yīng)用MEGA軟件進(jìn)行了系統(tǒng)進(jìn)化樹分析(圖2)，結(jié)果顯示，昆蟲VgRs主要分為三大分支，其中鱗翅目昆蟲VgRs歸屬于第I支(下方區(qū)域)，雙翅目昆蟲VgRs歸屬于第II支(中間區(qū)域)，而大多數(shù)昆蟲VgRs則歸屬于第III支(上方區(qū)域)，第III支又可分為3個(gè)亞分支，在進(jìn)化樹上自上而下為膜翅目，鞘翅目、蜚蠊目、虱目、半翅目蚜蟲與半翅目?？梢钥闯觯瑢俚倪M(jìn)化關(guān)系更為接近，E值均在50以上，說(shuō)明VgR分子進(jìn)化與物種的進(jìn)化較一致。大多數(shù)昆蟲VgRs的表達(dá)發(fā)生在初羽化成蟲之后，例如埃及伊蚊(Sappingtonetal.,1996)、美洲大蠊(Sappingtonetal.,1996)、馬德拉蜚蠊(TufailandTakeda,2005)、斜紋夜蛾(Shuetal.,2011)、褐飛虱(Luetal.,2015)、煙粉虱(郭建洋,2010;程璐等,2013)、桔小實(shí)蠅(Linetal.,2015)等。但不同昆蟲種類其表達(dá)高峰有所差異，埃及伊蚊VgR的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在成蟲羽化1d內(nèi)急劇增加，吸血24h后達(dá)到峰值(Sappingtonetal.,1996)。美洲大蠊VgR在羽化后1-2d表達(dá)量最高，之后3-9d逐漸下降，在13d時(shí)已檢測(cè)不到VgR的表達(dá)，然而SDS研究發(fā)現(xiàn)，VgR蛋白在羽化后5-7d的積累量達(dá)到最高(TufailandTakeda,2005)。馬德拉蜚蠊VgR的表達(dá)模式與美洲大蠊較為相似，其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在羽化后第一天達(dá)到最高，之后慢慢降低；用SDS分析發(fā)現(xiàn)成蟲羽化后1-2d內(nèi)VgR蛋白的表達(dá)量較低，之后開始緩慢增加，直到6-9d時(shí)達(dá)到峰值(TufailandTakeda,2007)。這可能由于蛋白開始表達(dá)到積累至含量最高存在一定的延時(shí)性。斜紋夜蛾VgR的表達(dá)在羽化后36h達(dá)到峰值，之后逐漸下降(Shuetal.,2011)。褐飛虱的VgR表達(dá)則較延遲，直至成蟲第6天達(dá)到最高值，之后逐漸下降(Luetal.,2015)。而煙粉虱VgR的表達(dá)則在成蟲第7天達(dá)到最高值(Chengetal.,2013)。以上差異可能與昆蟲生殖腺的發(fā)育速率以及產(chǎn)卵前期長(zhǎng)短密切相關(guān)。除此之外，也有研究發(fā)現(xiàn)，VgR在雌性家蠶的整個(gè)發(fā)育周期均有表達(dá)，卵期至5齡幼蟲的第5天時(shí)，VgRs的表達(dá)水平較低，隨后逐漸升高，在成蟲期達(dá)到最大值(Linetal.,2013)，昆蟲VgRs可能識(shí)別多種配體和轉(zhuǎn)運(yùn)其他脂蛋白，由于突變體“缺少Vn”，為了提供足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)使卵巢發(fā)育，VgR可能參與轉(zhuǎn)運(yùn)了Vg和30kDa的蛋白(TufailandTakeda,2009);并且紅火蟻的VgR也只在婚飛(matingflights)期交配后表達(dá)，24h達(dá)到峰值，之后逐漸下降，無(wú)翼紅火蟻VgR不表達(dá)，也沒(méi)有受精現(xiàn)象；紅火蟻中存在的婚飛現(xiàn)象是一種繁殖與傳播的策略，獲得足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與發(fā)育出翅膀是紅火蟻成功婚飛的必備條件(BryantandAlexander,2011)。以上研究結(jié)果表明，VgR主要出現(xiàn)在交配與生殖前，旨在為昆蟲卵巢發(fā)育與卵子產(chǎn)生奠定基礎(chǔ)(Luetal.,2009)。另外，VgRs可能與一次成功的生殖相偶聯(lián)，只有在成功的生殖中，VgRs會(huì)大量表達(dá)，反之則不會(huì)，昆蟲會(huì)維持生殖與生存的平衡，當(dāng)擁有能夠維持生存的能量后，才會(huì)進(jìn)行生殖等一系列基因表達(dá)與活動(dòng)。大多數(shù)研究證實(shí)，昆蟲VgRs屬于卵巢特異性表達(dá)蛋白，例如，對(duì)斜紋夜蛾、家蠶、褐飛虱、紅火蟻不同組織的研究發(fā)現(xiàn)，僅在卵巢中檢測(cè)到VgRs的表達(dá)(Shuetal.,2011;Linetal.,2013;Luetal.,2009;Luetal.,2015)。然而現(xiàn)有研究證明，昆蟲VgRs的表達(dá)并不僅僅局限于卵巢中。桔小實(shí)蠅羽化后第4天，VgR則在脂肪體中開始表達(dá)，第6天達(dá)到最高值，之后開始下降，與卵巢VgR的表達(dá)相比較為延遲，但增加速率更快，其卵巢VgRs從雌蟲初羽化開始表達(dá)，1-3d內(nèi)表達(dá)水平較低，隨后開始緩慢增加，直至10d后達(dá)到峰值(Linetal.,2015)。Liu等(2011)與Qian等(2015)證實(shí)，柞蠶與野蠶的VgRs在成蟲期時(shí)僅在卵巢中表達(dá)，而在幼蟲期時(shí)則在脂肪體與卵巢中均有明顯表達(dá)。除此之外，對(duì)意大利蜜蜂的VgR研究發(fā)現(xiàn)，其不僅在卵巢中表達(dá)，在頭部、中腸及咽下腺也有微量表達(dá)(Guidugli-Lazzarinietal.,2008)。而對(duì)亞社會(huì)性昆蟲紅斑尼葬甲Nicrophorusvespilloides的研究發(fā)現(xiàn)，VgR在其頭部大量表達(dá)(Roy-Zokanetal.,2015)。VgRs的組織表達(dá)差異可能表明了昆蟲VgRs的功能多效性。昆蟲卵黃原蛋白Vg在卵子內(nèi)沉積是卵子發(fā)生與胚胎發(fā)育的關(guān)鍵，作為Vg的專一性受體，VgR保證了昆蟲在卵黃發(fā)生過(guò)程中獲得足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)昆蟲卵巢的成熟起著至關(guān)重要的作用(Linetal.,2013)。Ciudad等(2006)利用免疫熒光技術(shù)監(jiān)測(cè)了德國(guó)小蠊卵泡細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中的VgR變化，研究發(fā)現(xiàn)，6齡幼蟲的卵泡細(xì)胞中便可檢測(cè)到微弱的VgR熒光信號(hào)，成蟲第3天時(shí)VgR熒光信號(hào)顯著加強(qiáng)，并且卵泡飽滿；然而，當(dāng)沉默德國(guó)小蠊VgR后，脂肪體中的Vg積累增加，且卵母細(xì)胞發(fā)育停滯，這說(shuō)明由于卵母細(xì)胞表面VgR減少，導(dǎo)致配體Vg蛋白無(wú)法轉(zhuǎn)運(yùn)至卵母細(xì)胞內(nèi)，從而囤積在脂肪體中。5人口等(2011)研究證實(shí)，干擾斜紋夜蛾VgR后，其卵巢發(fā)育受到明顯抑制，分別下調(diào)了82.6%(24h)、78.8%(48h)、86.7%(72h)，表現(xiàn)為卵巢干癟，卵黃蛋白含量極低，并且卵巢管數(shù)目明顯減少，產(chǎn)卵量顯著下降。褐飛虱VgRRNAi后其表達(dá)水平顯著下降(Luetal.,2015)。未交配的紅火蟻VgRRNAi5d時(shí)，其表達(dá)量顯著低于對(duì)照組，10d后極顯著低于對(duì)照組，觀察其產(chǎn)卵行為發(fā)現(xiàn)干擾后的紅火蟻雖然也能產(chǎn)卵，但產(chǎn)卵量與孵化率極顯著低于對(duì)照組(Luetal.,2009)。綜上所述，VgRs在昆蟲的生殖中起著不可替代的作用，可能直接影響昆蟲卵母細(xì)胞的生理與形態(tài)發(fā)育、卵子和卵巢管的數(shù)量以及生殖力。已有研究證實(shí)，昆蟲VgRs不僅在卵巢中表達(dá)，在脂肪體、甚至頭部、中腸、咽下腺都有表達(dá)，這說(shuō)明VgRs不僅在昆蟲繁殖中起著至關(guān)重要的作用，也可能參與了其他生理與行為活動(dòng)，尤其是在社會(huì)性昆蟲中。意大利蜜蜂VgR研究發(fā)現(xiàn)，工蜂卵巢產(chǎn)后0-6h，VgR表達(dá)水平較高，由于其配體Vg功能的多樣性，作者推測(cè)VgR可能協(xié)同Vg蛋白參與了后代繁育，蜂王調(diào)控、工蜂免疫響應(yīng)以及激素調(diào)控等，但具體的功能仍有待進(jìn)一步證實(shí)(Guidugli-Lazzarinietal.,2008)。對(duì)亞社會(huì)性昆蟲紅斑尼葬甲的研究發(fā)現(xiàn)，VgR在其頭部大量表達(dá)，并且當(dāng)紅棕尼葬甲的社會(huì)環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，比如交配前有無(wú)進(jìn)食，有無(wú)進(jìn)行親代撫育(parentalcare);或者從一種社會(huì)行為改變至另一種社會(huì)行為時(shí)，如從交配到親代撫育，VgR的表達(dá)水平會(huì)出現(xiàn)顯著性變化，由此證實(shí)VgR可能在維持紅斑尼葬甲生存以及進(jìn)行正常行為活動(dòng)中具有重要作用(Roy-Zokan,2015)。桔小實(shí)蠅VgR研究發(fā)現(xiàn)，其不僅在卵巢中表達(dá)，羽化后5-6d雌蟲脂肪體VgR的mRNA表達(dá)水平顯著升高，可能行使一種自分泌的作用，吸收脂肪體分泌至血淋巴的Vg蛋白，從而保證脂肪體中Vg的貯存，這可能由于Vg不僅具有生殖調(diào)控作用(Congetal.,2015)，還可能與食物貯存(Guidugli-Lazzarinietal.,2008)、免疫響應(yīng)(Singhetal.,2013)以及耐受性(Zhangetal.,2014)相關(guān)。隨著新一代測(cè)序技術(shù)與生物信息學(xué)分析方法的快速發(fā)展，推動(dòng)了昆蟲基因組的研究(彭露等,2015)，這不僅成功解決了許多受到廣泛關(guān)注的種群遺傳學(xué)和進(jìn)化生態(tài)學(xué)的熱點(diǎn)問(wèn)題，與此同時(shí)，人們對(duì)于重要農(nóng)業(yè)害蟲的適應(yīng)性和致害性變異有了更新更全面的認(rèn)識(shí)，為明確關(guān)鍵基因的功能以及尋找控制害蟲的新靶標(biāo)提供了新的思路和研究方向(Heetal.,2012;Youetal.,2013;Xiaetal.,2013;Wangetal.,2014彭露等,2015)。近年來(lái)，昆蟲卵黃原蛋白及其受體的研究已成為昆蟲生殖生理學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。因此，VgRs基因的分子結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)進(jìn)化、表達(dá)模式以及生殖調(diào)控功能等也越來(lái)越明確。昆蟲VgRs屬低密度脂蛋白LDLR家族，具有該家族典型的結(jié)構(gòu)特征，如配體結(jié)合域、表皮生長(zhǎng)因子前體同源域、跨膜域、O-聯(lián)糖功能域、胞質(zhì)尾域。但與其他LDLR家族成員相比也存在一定差異，如胞質(zhì)尾域獨(dú)特的內(nèi)化信號(hào)序列LI。除此之外，不同昆蟲同一保守結(jié)構(gòu)域的拷貝數(shù)以及內(nèi)部的重復(fù)基序也可能具有差異，例如昆蟲VgRs的兩個(gè)配體結(jié)合域中分別含有4-5個(gè)或7-8個(gè)重復(fù)基序(圖1)；而已有的序列預(yù)測(cè)顯示，果蠅、熊峰、印度跳蟻、豌豆蚜、紅火蟻、帝王班蝶，以及棉鈴蟲均不含O-聯(lián)糖功能域(圖1,Luetal.,2015);并且昆蟲VgRs大多只有一個(gè)跨膜域，除了埃及伊蚊、地中海實(shí)蠅、佛羅里達(dá)弓背蟻、豌豆蚜、煙粉虱、體虱VgRs等具有兩個(gè)跨膜域；其次，昆蟲VgRs中內(nèi)化信號(hào)的也具有明顯的多樣性，包括NPTF、NPFDPXXP、AKSAGQF等。然而，這些結(jié)構(gòu)差異可能產(chǎn)生的VgRs功能多效性仍不清楚，是否與其轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程和效應(yīng)密切相關(guān)？是否參與了與其對(duì)配體的識(shí)別等仍需進(jìn)一步深入研究，前人推測(cè)，昆蟲VgRs還可識(shí)別與Vg結(jié)構(gòu)相似的配體(Chenetal.,2004;TufailandTa