菜粉蝶(Pierisrapae)属鳞翅目、粉蝶科,其幼虫是为害十字花科蔬菜的主要害虫之一。昆虫受到杀虫剂的胁迫后,机体内会产生大量的活性氧,而抗氧化酶系统能够清除活性氧,从而间接地降低杀虫剂的毒性。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)作为抗氧化酶家族的重要成员,在抵御活性氧过程中起重要作用。高效氯氟氰菊酯是目前用于防治菜粉蝶幼虫的常用药剂,但该杀虫剂是否会造成菜粉蝶幼虫体内活性氧升高,目前尚不清楚;另一方面,目前有关菜粉蝶SOD的研究也非常稀少。因此,本实验针对菜粉蝶SOD开展研究,重点关注SOD在菜粉蝶幼虫抵御高效氯氟氰菊酯引起的氧化胁迫中的作用,研究结果可从分子水平揭示抗氧化酶在菜粉蝶幼虫防御杀虫剂造成的氧化胁迫中的作用机制,从而为菜粉蝶幼虫的合理化学防治提供理论依据。取得的研究结果如下:(1)从菜粉蝶幼虫转录组中鉴定出3个SOD基因,命名为PrSOD1、PrSOD2和PrSOD3。它们都具有完整的开放阅读框,编码的蛋白质长度介于154至216个氨基酸之间。PrSOD1和PrSOD3蛋白序列具有CuZnSOD的特征序列和金属结合位点,而PrSOD2具有MnSOD的特征序列和金属结合位点。序列和系统进化分析表明PrSOD1和PrSOD3分别属于胞质型CuZnSOD和胞外型CuZnSOD,而PrSOD2属于线粒体MnSOD。(2)构建了 3个PrSOD的原核表达载体,并利用大肠杆菌成功表达并纯化了 3个PrSOD重组蛋白。体外活性测定结果表明,3个PrSOD重组蛋白均有超氧化物歧化酶活性,能够清除超氧阴离子。(3)分析了 3个PrSOD基因在菜粉蝶幼虫不同组织和不同发育期的表达模式。PrSOD1和PrSOD3均在幼虫中肠中表达量最高,PrSOD2在幼虫脂肪体中表达水平最高。PrSOD1在雄成虫中表达量最高,而PrSOD2和PrSOD3均为雌成虫中最高。(4)高效氯氟氰菊酯处理菜粉蝶幼虫后,引起试虫体内超氧阴离子含量增加,同时3个PrSOD基因的表达水平也不同程度地上调,同时SOD活性也显著上升。表明高效氯氟氰菊酯引起试虫活性氧增加,而PrSOD参与了活性氧的清除过程。