全 文 :第 !" 卷第 # 期
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生 态 学 报
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/012 !",.02 #
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基金项目:国家“#"5”资助项目(+!$$$$67!6$);国家自然科学基金资助项目(5$5"$#58)
收稿日期:!$$79$:9!6;修订日期:!$$"9$!965
作者简介:赵伟春(6#"5 ;),女,浙江缙云人,博士,副研究员,主要从事细胞和分子生物学研究2
"通讯作者 &0<<3=40>?@>A BCDE0<2 (9FB@1:GBHE3>AI JGC2 3?C2 H>
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弹尾虫单克隆抗体的制备及其在捕食研究中的应用
赵伟春6,!,王光华6,程家安6,",陈正贤5
(62 浙江大学昆虫科学研究所,杭州W 56$$!#,!2 浙江中医药大学生物工程学院,杭州W 56$$:5,52 浙江大学生物技术研究所,杭州W 56$$!#)
摘要:应用杂交瘤技术制备了针对弹尾虫的单克隆抗体 !R6$。该抗体的效价为 62 $!8 X 6$Y,只与灰橄榄长角跳虫、球角跳虫和
钩圆跳虫等弹尾虫发生强烈反应而不与稻田常见的其它昆虫和蜘蛛发生交叉反应,具有高度特异性。建立了 !R6$、TPQ9!R6$
和蜘蛛样品分别稀释 8$$$ 倍(582 6#5 >A Z *)、6:$$倍(!2 87!8 >A Z *)和 :$ 倍(:$F1 Z @>?@[@?CB1)的抗体夹心 (*,-%检测系统用于
检测稻田常见蜘蛛对弹尾虫的捕食作用。其检测灵敏度为 6 Z ! 头灰橄榄长角跳虫(82 8# !A),拟环纹豹蛛捕食 6 头灰橄榄长角
跳虫成虫后,在 !:\下猎物的可测定时间为 82 :E。应用该检测系统研究了不同稻区常见蜘蛛对 !R6$ 的阳性反应率。其中狡
蛛、拟环纹豹蛛、纵条蝇狮和纵条蝇虎的阳性反应率显著高于食虫瘤胸蛛、八斑球腹蛛和锥腹肖蛸。
关键词:弹尾虫;蜘蛛;单克隆抗体;酶联免疫吸附试验;捕食作用
文章编号:6$$$9$#55(!$$")$#957#89$"W 中图分类号:]#77,]#7YW 文献标识码:%
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#5’4-",).I
在稻田生态系统中,包括摇蚊、蚊、弹尾虫和蝇类等在内的中性昆虫,是稻田群落食物网中捕食性天敌猎
物的重要组分。在水稻生长前期,中性昆虫可作为捕食者的补充猎物来源,从而直接影响和维系着捕食性天
敌的种群数量,进而关系到对主要稻田害虫的控制能力[J K :]。但是,也有试验表明,在弹尾虫、摇蚊和白背飞
虱并存时,食虫瘤胸蛛、拟环纹豹蛛、拟水狼蛛和稻田水狼蛛偏好于取食中性昆虫[L,M],这可能削弱捕食者对
害虫的控制作用。由于缺乏准确地评价捕食作用的研究方法,对于中性昆虫在稻田生态系统中的数量作用研
究甚少,以往的研究也仅限于依据田间天敌、害虫与中性昆虫的数量消长的相关性[J K :]和实验室的功能反
应[L,M]。为了获得中性昆虫在稻田生态系统调控作用的直接证据和数量关系,制备了针对弹尾虫 C)**’18)*-
的单克隆抗体,在研究了抗体的特性的基础上,建立了抗体夹心 GH2=A 方法,并应用该方法比较研究了稻田
主要蜘蛛对弹尾虫的捕食作用。
)* 材料与方法
)& )* 抗原的准备
将稻田常见的灰橄榄长角跳虫 !2-(4(;$<, #$%&’()*%+,-, (N-(F()54)、球角跳虫 =<0(#,&-$, 4,-1$,和钩圆跳
虫 >(1$*’-%’**, ):$%&-%,2&’2% (O-.F/)混合种群供水饥饿 ; ! 后,置于 P ;Q <冰箱中冰冻致死。取出分类后称
重,各种弹尾虫分别加入少量 Q& QJ 1)* $ H的 NO=,研磨后加入适量的 NO=后离心(RQQQ 5 $ 1,.,JQ 1,.),分离
上清液后低温离心(J:QQQ 5 $ 1,.,: 1,.),将上清液定容至 Q& Q: 1+ $ H。取少量灰橄榄长角跳虫抗原用紫外
分光光度仪测定抗原蛋白含量为 ;& ;SM !+ $ H,即 S& TQT !+ $头。将抗原液少量分装后 P RQ<冰冻保存。在临
用前取少量于 P ;Q<保存。
)& +* 单克隆抗体的制备
单克隆抗体的制备采用传统的杂交瘤技术,包括用抗原免疫 O-* 8 $ ( 小鼠、小鼠脾细胞与骨髓瘤细胞融
合、杂交瘤细胞筛选及克隆化培养和腹水型单克隆抗体的制备等步骤,具体方法见赵伟春等[R]。其中取相同
体积的灰橄榄长角跳虫、球角跳虫和钩圆跳虫抗原作为免疫抗原。
)& ,* 单克隆抗体的效价测定
将灰橄榄长角跳虫抗原稀释至 Q& Q:!+ $ H(蛋白含量为 ;& ;SM .+ $ H)作为抗原包被浓度,将供水饥饿 M 4
的拟环纹豹蛛稀释至 Q& Q:!+ $ H作为阴性对照,将单克隆抗体进行一系列的倍比稀释(JQ: K J& LTR9 U JQS倍),
酶标羊抗鼠稀释 JQQQ 倍,以间接 GH2=A测定各种单克隆抗体与抗原反应的 VW值,比较弹尾虫抗原和拟环纹
豹蛛与同一稀释倍数下的单克隆抗体反应的间接 GH2=A检测的 VW值,从而确定不同单克隆抗体的最大稀释
倍数(即单克隆抗体的效价),并确定最佳检测浓度。
)& -* 抗体的特异性检测
在抗体的最佳检测浓度下,分别以浓度为 Q& Q: !+ $ H的褐飞虱和白背飞虱卵、各龄若虫、雌成虫、雄成虫
及稻田其它常见昆虫及天敌:灰飞虱 ?,(/’*0:,6 &-$%,-’**,、黑尾叶蝉 @’0:(-’--%6 )%2)-%)’0&、电光叶蝉 A’)%*%,
/($&,*%&、二化螟 8:%*( &100$’&&,*%&、三化螟 9$<0($/#、拟环纹豹蛛 .,$/(&, 0&’1/(,221*,-,、拟水狼蛛 .%$,-, &1;0%$,-%)1&、纵条蝇狮 5,$0%&&, 4,#%&-’$、食虫瘤胸蛛
744’*%-, %2&’)-%)’0&、斜纹猫蛛 C6<(0’& &’$-,-1&、锥腹肖蛸 9’-$,#2,-:, 4,6%**(&,、八斑球腹蛛 8(*’(&(4, ()-(4,)1*,-14
:SLTI S 期 I I I 赵伟春I 等:弹尾虫单克隆抗体的制备及其在捕食研究中的应用 I
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等及 / 种弹尾虫为检测对象,以 0123为空白对照,用间接 45627测定抗体的特异性,其中捕食性天敌在饥饿
89后用于试验。求出空白对照样品 :;值的平均值 !,若测定样品 :;值 "!性反应。
!& "# 抗体夹心 45627最适检测条件的确定
采用过碘酸钠法用辣根过氧化物酶标记单克隆抗体(=>0?<@AB,浓度为 /& CDE !+ $ 5),然后用 B& BF G)* $
5碳酸盐缓冲液将 <@AB 从
比稀释,用封闭液将拟环纹豹蛛稀释 FB 倍后,用该稀释液将灰橄榄长角跳虫抗原稀释 ABBB 倍(<&
!& $# 抗体夹心 45627检测灵敏度的测定
将拟环纹豹蛛用封闭液稀释 FB 倍后,用该稀释液和封闭液分别将灰橄榄长角跳虫抗原进行一系列倍比
稀释(EBB H FA
!& %# 猎物可测定时间的 45627检测
挑选大小一致(B& B/ H B& BC+ $头)的拟环纹豹蛛放于试管中,内插水稻苗 A 根,底部放少许水以保湿,管
口用纱布封住以防灰橄榄长角跳虫逃出。
蜘蛛放入 J
闭液作空白对照,以饥饿 89的拟环纹豹蛛 FB 倍稀释液作为阴性对照,用拟环纹豹蛛稀释液将灰橄榄长角跳
虫抗原稀释 ABBB 倍作阳性对照,采用 <@AB 抗体夹心 45627 进行检测。求出阴性对照样品 :; 值的平均值
!,若样品测定 :;值 "!!& 蜘蛛样品处理及 45627检测
在杭州、富阳和安吉的单季稻稻田中用盆拍法调查稻田主要昆虫和捕食性天敌的种群数量并随机捕获拟
环纹豹蛛、食虫瘤胸蛛、八斑球腹珠、纵条蝇虎 "#$%&’’() )$*&’$)’、狡蛛、纵条蝇狮、锥腹肖蛸和拟水狼蛛各 /B H
FB 头,迅速于 J
’& !# 单克隆抗体的制备
经一次融合后,共获得有杂交瘤细胞生长的孔
的单克隆抗体细胞株,分别命名为 A1F、<@AB、
至小鼠死亡。将腹水型单克隆抗体用硫酸铵盐析法纯化后,分别稀释 ABBB 倍后进行紫外扫描。根据公式计
算单克隆抗体 A1F、<@AB、
’& ’# 单克隆抗体的效价测定
以间接 45627测定了 <@AB 的抗体效价。随着单克隆抗体的稀释倍数从 ABF增至 A& C/KE P ABD,其与阴性
对照反应的 :;值从 B& A 左右缓慢地降至 B& BF,而与灰橄榄长角跳虫抗原反应的 :;值呈 2 型曲线下降。当
<@AB 稀释 A& C/KE P ABD倍时,:;值为阴性对照的 < 倍以上。单克隆抗体在 K P ABF H A& B
的 :;值在 A& F 左右。
’& (# 单克隆抗体的特异性测定
采用间接 45627检测了稻田常见昆虫和蜘蛛种类与弹尾虫单克隆抗体的交叉反应。试验结果表明,
CDC/ Q 生Q 态Q 学Q 报Q Q Q <8 卷Q
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/012 不与稻田常见的害虫种类包括褐飞虱、白背飞虱、黑尾叶蝉等同翅目昆虫、二化螟、三化螟等鳞翅目昆虫
以及摇蚊等双翅目中性昆虫发生交叉反应(图 1),检测的 34 值均小于 2& 1,与空白对照的 34 值(2& 25 6
27 28)接近,而与 9 种弹尾虫抗原的反应均十分强烈,在 5:2.; 处的光密度(34 值)均在 2& <= 6 1& / 之间,是
空白对照样品 34值的 12 倍以上。
从图 / 可知,/012 与稻田的常见蜘蛛抗原均不发生交叉反应。其中拟水狼蛛、纵条蝇狮、食虫瘤胸蛛、八
斑球腹蛛检测的 34值在 2& 1 6 2& /,分别接近于空白对照样品的 / 倍。
> 图 1> 单克隆抗体与稻田常见昆虫抗原的 ?@ABC检测
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1:球角跳虫,/:钩圆跳虫,9:灰橄榄长角跳虫,5 6 O:褐飞虱,5:1 6
9 龄若虫,=:5 6 = 龄若虫,8:雌成虫,O:雄成虫,< 6 11:白背飞虱,
<:1 6 9 龄若虫,::5 6 = 龄若虫,12:雌成虫,11:雄成虫,1/:灰飞
虱,19:黑尾叶蝉,15:电光叶蝉,1=:二化螟,18:三化螟,1O:稻纵卷
叶螟,1<:摇蚊,1::阴性对照;图中不同柱上字母相同者表示差异
不显著(!检验,小写字母 " P 2& 2=;大写字母 " P 2& 21)
1:#$ %&!’(&,/:)$ *+(,-!,&.-/.,,9:0$ 1(,-/2*3,4&!&,5 6 O:5$
3’1/.-:5:1 6 9MQ ,.F"-M,=:5 6 ="! ,.F"-M,8:G’;-*’,O:;-*’,< 6
11:6$ 7’(*,7/(&:<:1 6 9MQ ,.F"-M,::5 6 ="! ,.F"-M,12:G’;-*’,11:
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> 图 /> 单克隆抗体与稻田常见蜘蛛抗原的 ?@ABC检测
0,+& /> D’-(",E,",’F )G "!’ -.",HI)**’;J)*-. K(CJ ") "!’ ;-L)M F#,Q’M
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1:灰橄榄长角跳虫,/:拟环纹豹蛛,9:拟水狼蛛,5:纵条蝇狮,=:食
虫瘤胸蛛,8:斜纹猫蛛,O:锥腹肖蛸,<:八斑球腹蛛,::阴性对照;
图中不同柱上字母相同者表示差异不显著(! 检验,小写字母 " P
2$ 2=;大写字母 " P 2& 21)
1:0$ 1(,-/2*3,4&!&,/:"$ 9-/’;2&..’3&!&,9:"$ -’>9,(&!,*’-,5:?$
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27 21,M’F#’(",E’*N
!& "# 抗体夹心 ?@ABC最适检测条件的确定
在 /012 释释 /=2 6 5222 倍,WDXH/012 稀释 O=2 6 8222 倍的范围内,拟环纹豹蛛的检测 34 值均在 2& 1/
以下,而灰橄榄长角跳虫的 34值在 /& 5= 6 2& =8 间。当 /012 稀释相同倍数时,灰橄榄长角跳虫的 34值随着
WDXH/012 稀释倍数的增加而减小,当 WDXH/012 稀释相同倍数时,其 34 值亦随 /012 稀释倍数的增加而减
小。确定 /012 稀释 5222 倍,WDXH/012 稀释 1=22 倍作为抗体夹心 ?@ABC 的工作浓度。此时,检测的 34 值
在 1& 2 左右。
!& $# 抗体夹心法的检测灵敏度
当灰橄榄长角跳虫抗原用 =2 倍拟环纹豹蛛稀释液从 522 倍至 =1/22 倍稀释时,夹心 ?@ABC 检测的 34
值呈“B型”曲线下降,最大值达 9& = 以上,超出了仪器的检测范围(图 9)。其抗原的最大稀释倍数为 /=822
倍,即检测灵敏度为 /& /:O!+ $ @ Y /=822 V <:& O/O.+ $ ;*(相当于 <:7 O/O#+ $ @ Y :& 929 !+ $头 V 1 $(129& 8<
头·;*))。
!& %# 灰橄榄长角跳虫在拟环纹豹蛛肠道中的可测定时间
用单克隆抗体检测灰橄榄长角跳虫在拟环纹豹蛛肠道中消化不同时间后的 34值,试验结果见图 5,其中
O:89> : 期 > > > 赵伟春> 等:弹尾虫单克隆抗体的制备及其在捕食研究中的应用 >
!""#:$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
阴性对照 /0值为 1& 223。根据检测 /0值(!)与消化时间(")作散点图,初步确定猎物在捕食者肠道中呈指
数降解,拟合方程为:! 4 1# 5617 8 9# 5165’:#(; 9# 3127"),$ 4 1# 7739。将阴性对照 /0值的两倍作为 !值代
入方程,求得 "值即为灰橄榄长角跳虫在拟环纹豹蛛体内的可测定时间,结果为 5& 6 !。
图 <= 灰橄榄长角跳虫抗体夹心 >?@AB检测的 /0值曲线
= C,+& < = DEFG’H )I )#",(-* J’.H,",’H "’H"’J KL H-.J%,(! >?@AB %,"!
J,II’F’." %# &$’()*+,’-./. ().(’."F-",).H
= 图 5= 灰橄榄长角跳虫抗原检测 /0值与拟环纹豹蛛消化时间的
关系
C,+& 5= M’*-",).H!,# K’"%’’. "!’ )#",(-* J’.H,"L -.J J,+’H"’J JEF-",). )I
%# &$’()*+,’-./. #F)"’,.H ,. "!’ +E"H )I 0# 1()23*.442,./.
!& "# 主要捕食性天敌田间样品的阳性反应率
应用单克隆抗体夹心 >?@AB法检测了不同田块采集的常见蜘蛛的阳性反应率。检测结果表明,狡蛛、拟
环纹豹蛛、纵条蝇狮和纵条蝇虎的阳性反应率较其它蜘蛛的要高,分别为 2N& 3
表 $# 不同蜘蛛对弹尾虫单克隆抗体的阳性反应率(2112 年,杭州)
%&’() $# *+,-.-/) 0&.), +1 2&-3 ,4-5)0 ,4)6-), -3 0-6) )6+,7,.)2 .+ 869’ &:&-3,. ;+(()2’+(& (2112,S-.+T!)E)
蜘蛛种类
A#,J’F H#’(,’H
蜘蛛数量
U)& )I H#,J’F(4)
取样田块
U)& )I H-V#*’ I,’*J
阳性反应率(O)P标准误
W)H,",G’ F-"’H (O)P A’
狡蛛 5*,*6)3)( H#& 919 N 2N& 3< P 3& 17 -B
拟环纹豹蛛 0.$3*(. 1()23*.442,./. 56N 91 25& 73 P 6& R< -B
纵条蝇狮 7.$1’((. 6.&’(/)$
八斑球腹蛛 :*,)*(*6. *+/*6.+2,./26 512 91 2& 52 P 1& R6 (X
锥腹肖蛸 ;)/$.&4./<. H#& 5
HV-** -.J (-#,"-* *’""’FH -F’ .) H,+.,I,(-."*L J,II’F’.(’ KL ZE[’L "’H" -" *’G’*H )I 0 4 1& 16 -.J 1& 19,F’H#’(",G’*L
<# 讨论
自从单克隆抗体被用于研究捕食作用以来,人们已经制备了多种害虫的单克隆抗体用于研究捕食性天敌
对害虫的控制作用[91,99]。近年来,人们开始制备密点龟甲、蚯蚓等非目标抗原的单克隆抗体用于研究非目标
抗原在生态系统中的作用[92,9<]。本文应用杂交瘤技术,制备出了针对弹尾虫的单克隆抗体,这为研究中性昆
虫在农业生态系统中的作用提供了一种新的方法。在本试验中,以富阳单季晚稻田中捕获的灰橄榄长角跳
虫、球角跳虫和钩圆跳虫这 < 种稻田常见的弹尾虫[95]的匀浆液作为免疫原制备针对弹尾虫的单克隆抗体,而
不以单种弹尾虫为免疫原,这主要是考虑到对捕食性天敌来说,各种弹尾虫在稻田生态系统中所起的作用是
一致的,制备出多种弹尾虫的共同抗体更有利于从整体水平上研究弹尾虫的作用。
对弹尾虫单克隆抗体的特异性检测结果表明,单克隆抗体与弹尾虫抗原的反应非常强烈,间接 >?@AB 检
R73< = 生= 态= 学= 报= = = 2N 卷=
!""#:$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
测的 /0值均在 1& 23 以上,而与其它稻田主要昆虫和蜘蛛种类均无交叉反应,检测的 /0值接近或小于空白
对照的 4 倍,表明该单克隆抗体具有高度的特异性。与筛选褐飞虱特异性单克隆抗体细胞株相比,筛选出与
弹尾虫特异性结合的单克隆抗体细胞株相对比较容易。这可能是由于弹尾虫与稻田生态系统中其它昆虫种
类及蜘蛛的亲缘关系较远,其特异性蛋白抗原决定簇与其它昆虫及蜘蛛差异较大的缘故。此外,弹尾目昆虫
相对比较低等,其体内可溶性蛋白的种类相对比较少,这也有利于筛选到所需的单克隆抗体产生的细胞株。
根据上述结果可知,该单克隆抗体可用于分析稻田生态系统中捕食者对弹尾虫的捕食作用。
建立一套切实可行的检测方法是在制备了针对目标抗原的单克隆抗体后用免疫学方法研究捕食作用的
又一个重要内容[51,56]。本实验建立了用于研究捕食者肠道中是否含有弹尾虫抗原的 4751 抗体夹心 89:;<
检测系统,其中 4751 的包被浓度为 =6> 5?= .+ $ 9(稀释 6111 倍),@ABC4751 使用浓度为 4& 6D46 .+ $ 9(稀释
5311 倍),考虑到弹尾虫的个体非常小,为了能够检测出单头弹尾虫被猎物取食后的抗原量,将捕食者匀浆液
定容至 5 E* $头后再作 31 倍稀释。在此检测系统下,检测的灵敏度为 2?& F= #+ $ 9(相当于每头拟环纹豹蛛含
6& 62F !+灰橄榄长角跳虫抗原,即捕食 5 $ 4 头灰橄榄长角跳虫)。拟环纹豹蛛捕食了 5 头灰橄榄长角跳虫成
虫后在 43G下的可测定时间为 6& 3!,这为进一步研究弹尾虫在稻田生态系统中的作用提供了一套较为理想
的检测工具。
稻田常见蜘蛛的检测结果表明,各种蜘蛛对弹尾虫单克隆抗体的阳性反应率大小与蜘蛛的生活习性相
关。狡蛛、拟环纹豹蛛、纵条蝇狮和纵条蝇虎均是活动能力强,主动捕食猎物的体型大的蜘蛛种类,锥腹肖蛸
在水稻的叶尖结大型网捕食被网住的蜘蛛。食虫瘤胸蛛和八斑球腹蛛是小型蜘蛛,而且经常停留在靠近水稻
基部的位置活动,其中八斑球腹蛛的生态位略高于食虫瘤胸蛛。他们都可在水稻基部结小型网,其中食虫瘤
胸蛛能在稻株上下活动捕捉小型猎物,而八班球腹蛛活动性更低。拟水狼蛛也是主动攻击型蜘蛛,但它们偏
爱于在稻田水面上和地面活动。而弹尾虫多数在稻丛基部,活动能力较弱,因此,活动能力强而且喜欢在稻丛
基部活动的蜘蛛与弹尾虫相遇的机会就多,这与用弹尾虫单克隆抗体检测的阳性反应率的情况相一致。
利用本文建立的检测系统和已有的白背飞虱、褐飞虱单抗检测系统[2,51]检测田间蜘蛛对各种猎物的捕食
情况,再结合田间各种猎物、蜘蛛的消长动态,将可用于分析中性昆虫在稻田生态系统中的作用,作者已利用
上述系统对浙江省不同稻区各种蜘蛛对弹尾虫、白背飞虱、褐飞虱的捕食作用进行了初步的动态监测,取得了
较理想的效果"。
本文利用单克隆抗体结合免疫学方法可以准确地测定捕食者肠道中残留的弹尾虫蛋白,从而对捕食作用
进行较准确的定性分析。但是,在生态系统中,猎物在捕食者肠道中的消化速率受捕食者种类、饥饿状态、猎
物种类、捕食量、环境温度及替换猎物等诸多因素的影响,本方法虽然能比其它方法更准确地测定出猎物残留
量,但要将猎物残留量转换成起始的捕食量仍然与其它方法一样非常困难。因此,如何利用高度特异性的单
克隆抗体 89:;<测定结果结合田间调查来准确地定量评价某种节肢动物的捕食作用仍有待于进一步研究。
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