苏云金芽胞杆菌营养期杀虫蛋白Vip与Cry蛋白的协同作用*

将构建的营养期杀虫蛋白基因vip83表达质粒pBMB2 32 8和含杀虫晶体蛋白基因(cry1Ac1 0或cry1Ca)质粒同时电转化无质粒突变株BMB1 71并双抗筛选。经PCR特异引物扩增验证 ,分别得到含cry1Ac1 0和vip83、cry1Ca和vip83的双基因重组菌BMB2 830 1 71和BMB2 882 1 71。用单基因重组菌作对照 ,分别测定了营养期杀虫蛋白Vip83与杀虫晶体蛋白Cry1Ac1 0和Cry1Ca两组蛋白对 3种重要鳞翅目害     

苏云金芽孢杆菌vip3A基因的检测及保守性分析

Vip3A蛋白是苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）在营养期分泌的一类新型杀虫蛋白。用PCR方法从114个Bt菌株和41个Bt标准菌株中筛选到39株即约25%的菌株含有vip3A基因。利用所制备的Vip3A蛋白的多克隆抗体对以上含有vip3A基因的Bt菌株进行Western印迹分析,发现多数PCR反应为阳性的菌株都产生89 kD大小的蛋白,其中有4株没有Vip3A蛋白的表达。从以上菌株中挑选2个对夜蛾科害虫具有较高和较低毒力的菌株,即S101和611,并分别进行vip3A基因的克隆和测序,再与GenBank上所登录的其它6个全长vip3A基因和2个已报道的但未登录GenBank的vip3A基因进行核苷酸和氨基酸序列比较,结果表明,vip3A是一个极其保守的基因。将以上所克隆的2个vip3A基因即vip3AS101和vip3A611分别插入表达载体pQE30构建了表达质粒pOTP-S101和pOTP-611,转化到大肠杆菌M15,经1 mmol/L IPTG诱导后均表达89 kD大小的Vip3A蛋白。蛋白可溶性试验表明,Vip3A-S101和Vip3A-611分别有48%和35%的蛋白是可溶的。将Vip3A-S101和Vip3A-611蛋白和已报道的Vip3A-S184蛋白对初孵斜纹夜蛾 (Spodoptera litura) 幼虫进行生物测定,结果表明,3个Vip3A蛋白对斜纹夜蛾幼虫毒力没有显著性差异,这说明了Vip3A个别氨基酸的变化对蛋白的杀虫活性没有影响。     

苏云金杆菌vip3A基因的克隆、表达及杀虫活性分析

用全长PCR方法从野生型苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）菌株S184中克隆了2.3 kb大小的vip3A基因并进行了序列分析。将vip3AS184基因插入表达载体pQE30构建了表达质粒pOTP,转化大肠杆菌M15,转化子经1mmol/L IPTG诱导后可表达89 kD大小的Vip3A-S184蛋白,并得到Western blot证实。蛋白可溶性试验表明,目的蛋白中约有19%是可溶的,用透射电镜观察到大多数蛋白是以包涵体形式存在的。因此,可以在自然条件下进行目的蛋白的纯化和对家兔进行免疫制备多克隆抗体,用于苏云金杆菌Vip3A蛋白表达的检测。利用IPTG进行诱导培养的菌液对甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）、斜纹夜蛾(S.litura)和棉铃虫(Helicoverpa armigera)等3种害虫的初孵幼虫进行生物测定,结果表明,Vip3AS184蛋白对夜蛾科害虫具有较高的杀虫活性。     

苏云金芽胞杆菌营养期杀虫蛋白Vip与Cry蛋白的协同作用

将构建的营养期杀虫蛋白基因vip3表达质粒pBMB2328和含杀虫晶体蛋白基因(crylAc10或crylCa)质粒同时电转化无质粒突变株BMB171并双抗筛选。经PCR特异引物扩增验证,分别得到含crylAc10和vip83、crylCa和vip83的双基因重组菌BMB2830-171和BMB2882-171。用单基因重组菌作对照,分别测定了营养期杀虫蛋白Vip83与杀虫晶体蛋白CrylAc10和Cry1Ca两组蛋白对3种重要鳞翅目害虫毒力。经统计分析,结果表明两组杀虫蛋白Vip83与CrylAc10和Vip83与CrylCa之间对棉铃虫均存在拮抗作用,对甜菜夜蛾协同作用不明显;但对小菜蛾前协同作用不明显,而后则有增效作用,其共毒系数为32．6。双基因的遗传稳定性检测表明这种正负协同关系具有一定的分子遗传稳定性,可为高效广谱工程菌的构建提供依据。     

带cry3Aa启动子的aiiA基因在苏云金芽胞杆菌中的表达

N-乙酰高丝氨酸内酯（N-cyl-homoserine lactones,AHLs）,是一类数量感知（Quorum-sensing）系统中的信号分子,它参与诱导调控许多植物病原菌致病基因的表达。苏云金芽胞杆菌的AiiA蛋白能降解这类AHLs分子,进而可减弱病原菌致病基因表达产生的病害。苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因cry3Aa的启动子是一种不依赖芽胞形成的启动子,它相对于其它cry类基因的启动子有启动基因转录时间早,转录时间长的优点。通过重叠延伸PCR,用杀虫晶体蛋白基因cry3Aa启动子替换编码AiiA蛋白的基因aiiA自身的启动子,构建了融合基因pro3A-aiiA。将融合基因装入穿梭载体pHT304的BamHI/SphI位点,得到重组质粒pBMB686并转化苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171,重组菌株BMB686的AiiA蛋白表达量在各个生长时期均高于对照菌株,对AHLs分子的降解活性和对胡萝卜软腐欧文氏菌感染马铃薯产生病害的抑制能力也明显优于对照菌株。     

两株产生免疫抑制剂的小双孢菌分离株的鉴定

从江苏无锡土壤中分离到两株玫瑰小双孢菌SIPI226和SIPI207,经形态、化学分析、Ribotyping及16S rRNA分析,两菌株细胞壁含meso\|DAP、磷酸类脂PIV、无枝菌酸,醌为MK9(H0,H2,H4),G+C mol%分别为683和694。经初步鉴定为玫瑰小双孢菌的两个新亚种：玫瑰小双孢菌无锡亚种(Microbispora rosea subsp. wuxiensis)和玫瑰小双孢菌鼋头渚亚种(Microbispora rosea subsp. yuantouzhuensis)。菌株SIPI226和SIPI207分别为玫瑰小双孢菌无锡亚种和玫瑰小双孢菌鼋头渚亚种的典型菌株。     

苏云金芽胞杆菌YBT1520杀虫晶体蛋白基因的属性

通过Southern杂交发现高毒力苏云金芽胞杆菌(\%Bacillus thuringiensis)\% YBT1520菌株含有两个杀虫晶体蛋白基因片段,其5’末端所在HindⅢ片段分别为68kb和46kb,它们对应的基因分别命名为cry218和cry46。经PCR鉴定,该菌含有cry1Aa\,cry1Ab和cry1Ac基因,以及cry2基因,其中cry218属于cry1Ac。分析了cry218基因4190bp的核苷酸序列,在杀虫晶体蛋白基因分类系统中被命名为cry1Ac10。结合Southern杂交和PCR结果可判断3个cry1A基因的拷贝数不同,其中cry1Ac拷贝数最高,YBT1520菌株与其它库斯塔克亚种的杀虫晶体蛋白基因所在限制性内切酶位置明显不同。     

苏云金芽胞杆菌拟步行甲亚种质粒复制子ori165的克隆

以苏云金芽胞杆菌拟步行甲亚种菌株 (Bacillusthuringiensissubsp.tenebrionis)YBT 1 76 5作为出发菌株 ,克隆了一个包含复制子的EcoRI酶切片段 ,大小约为 1 1kb ,称为ori1 6 5。这是国内外从此亚种中克隆到的第一个复制子。缩小到 8kb左右后仍然能够复制。杂交结果显示 ,此复制子来源于菌株YBT 1 76 5可以检测到的分子量最大的质粒。以此复制子构建的穿梭载体pBMB6 0 71在不同受体菌中的稳定性差异很大 ,其中在以色列亚种无晶体突变株 4Q7中 ,传 40后代 ,稳定性 1 0 0 %。质粒pBMB6 0 71与含ori1 0 3 0和ori2 0 6 2在库斯塔克亚种无晶体突变株BMB1 71中是相容的     

土壤来源的五个苏云金芽孢杆菌新亚种的鉴定

从中国土壤中分离的大量苏云金芽孢杆菌菌株中鉴定出H42、H43、H56、H60及H62等5种新H血清型,并进行了形态、培养特征、生化反应、晶体蛋白质成分及毒力特性等项检测鉴定,鉴定了5个苏云金芽孢杆菌新亚种： Bacillus thuringiensis subsp. jinghongiensis (H42), B.thuringiensis subsp. guiyangiensis (H43),B.thuringiensis subsp. rongseni(H56),B.thuringiensis subsp. pingluonsis(H60)及B.thuringiensis subsp. zhaodongensis(H62) 。毒力生物测定证明5个新亚种的代表菌株对棉铃虫(Heliothis armigera)\,小菜蛾(Plutella xylostella)\,柳蓝叶甲(Plagiodera versicolora)幼虫均无毒力。H42、H43、H56、H60对埃及伊蚊(Aedes aegypti)\,斑须按蚊(Anopheles stephensi)及尖音库蚊(Culex pipiens)亦均无毒;H62对埃及伊蚊无毒,但对尖音库蚊与斑须按蚊有低毒。     

苏云金芽胞杆菌CTC菌株的S-层蛋白可以形成伴胞晶体

苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)CTC菌株产生卵圆形伴胞晶体,晶体蛋白分子量为100kD;透射电子显微镜观察结果表明该菌株有S层结构,而且在母细胞内可以形成伴胞晶体和S层的初体结构;其蛋白基因导入苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171后,扫描电子显微镜观察结果表明转化子能形成晶体,而其形状与CTC菌株的相同;转化子晶体蛋白的分子量大小也与CTC菌株的相同,为100kD。以上实验结果结合以前晶体蛋白N末端测序和基因核苷酸序列,表明苏云金芽胞杆菌CTC菌株的S层蛋白可以形成伴胞晶体。     

Vegetative insecticidal protein enhancing the toxicity of Bacillus thuringiensis subsp kurstaki against Spodoptera exigua

AIMS: The objective of this work was to enhance the insecticidal activity or widen the pesticidal spectrum of a commercial Bacillus thuringiensis strain YBT1520. METHODS AND RESULTS: A vegetative insecticidal protein gene vip3Aa7, under the control of its native promoter and cry3A promoter, was subcloned into B. thuringiensis acrystalliferous BMB171 to generate BMB8901 and BMBvip respectively. It was found that the amount of Vip3Aa7 protein produced by BMBvip was 3.2-fold more than that produced by BMB8901. Therefore, the vip3Aa7 gene under the control of cry3A promoter was transformed into strain YBT1520. The toxicity of the resulting strain BMB218V against Spodoptera exigua was 10-fold more than that of YBT1520, and that the toxicity of BMB218V against Helicoverpa armigera retained the same level as that of strain YBT1520. CONCLUSIONS: Strain YBT1520 obtained high toxicity against S. exigua after it was transformed and expressed the foreign vip3Aa7 gene. SIGNIFICANCE AND IMPACT OF THE STUDY: Commercial B. thuringiensis strain YBT1520 has high toxicity against H. armigera and Plutella xylostella, but almost no activity against S. exigua, which is a major crop pest in China. This work provides a new strategy for widening the activity spectrum of B. thuringiensis against agriculture pests.     

Gene clusters located on two large plasmids determine spore crystal association (SCA) in Bacillus thuringiensis subsp. finitimus strain YBT-020

Crystals in Bacillus thuringiensis are usually formed in the mother cell compartment during sporulation and are separated from the spores after mother cell lysis. In a few strains, crystals are produced inside the exosporium and are associated with the spores after sporulation. This special phenotype, named 'spore crystal association' (SCA), typically occurs in B. thuringiensis subsp. finitimus. Our aim was to identify genes determining the SCA phenotype in B. thuringiensis subsp. finitimus strain YBT-020. Plasmid conjugation experiments indicated that the SCA phenotype in this strain was tightly linked with two large plasmids (pBMB26 and pBMB28). A shuttle bacterial artificial chromosome (BAC) library of strain YBT-020 was constructed. Six fragments from BAC clones were screened from this library and discovered to cover the full length of pBMB26; four others were found to cover pBMB28. Using fragment complementation testing, two fragments, each of approximately 35 kb and located on pBMB26 and pBMB28, were observed to recover the SCA phenotype in an acrystalliferous mutant, B. thuringiensis strain BMB171. Furthermore, deletion analysis indicated that the crystal protein gene cry26Aa from pBMB26, along with five genes from pBMB28, were indispensable to the SCA phenotype. Gene disruption and frame-shift mutation analyses revealed that two of the five genes from pBMB28, which showed low similarity to crystal proteins, determined the location of crystals inside the exosporium. Gene disruption revealed that the three remaining genes, similar to spore germination genes, contributed to the stability of the SCA phenotype in strain YBT-020. Our results thus identified the genes determining the SCA phenotype in B. thuringiensis subsp. finitimus.     

带cry3Aa启动子的aiiA基因在苏云金芽胞杆菌中的表达

N 乙酰高丝氨酸内酯 (N acyl homoserinelactones,AHLs) ,是一类数量感知 (Quorum sensing)系统中的信号分子 ,它参与诱导调控许多植物病原菌致病基因的表达。苏云金芽胞杆菌的AiiA蛋白能降解这类AHLs分子 ,进而可减弱病原菌致病基因表达产生的病害。苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因cry3Aa的启动子是一种不依赖芽胞形成的启动子 ,它相对于其它cry类基因的启动子有启动基因转录时间早 ,转录时间长的优点。通过重叠延伸PCR ,用杀虫晶体蛋白基因cry3Aa启动子替换编码AiiA蛋白的基因aiiA自身的启动子 ,构建了融合基因pro3A aiiA。将融合基因装入穿梭载体pHT3 0 4的BamHI SphI位点 ,得到重组质粒pBMB686并转化苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171,重组菌株BMB686的AiiA蛋白表达量在各个生长时期均高于对照菌株 ,对AHLs分子的降解活性和对胡萝卜软腐欧文氏菌感染马铃薯产生病害的抑制能力也明显优于对照菌株     

苏云金芽孢杆菌无晶体突变株的逐级升温筛选及其转化性能

逐级从４２ ℃到４４ ℃和４６ ℃升温培养、并用０－０５ ％ ＳＤＳ 处理苏云金芽孢杆菌ＹＢＴ１４６３ ,获得了一系列内生质粒被部分或完全消除的无晶体（Ｃｒｙ －） 突变株,对４ 种Ｃｒｙ － 突变株的转化性能及导入的外源质粒的稳定性进行了研究。用限量培养基和４２ ℃培养筛选到Ｃｒｙ － 突变株后,升温至４４ ℃,从Ｃｒｙ － 突变株得到内生质粒被进一步消除的突变株;然后升温至４６ ℃来培养其中突变株ＢＭＢ１７０ ,并用０－０５ ％ 的ＳＤＳ进行处理,最终筛选到１ 株无质粒突变株ＢＭＢ１７１ 。用ｐＨＴ３１０１ 、ｐＢＭＢ１７３６ 、ｐＢＴＬ１ 和ｐＨＶ１２４９ 等４ 种外源质粒进行的转化及稳定性研究表明,转化频率的大小及导入质粒的稳定性与用作受体菌的Ｃｒｙ － 突变株携有的内生质粒数之间呈现一定的相关性,Ｃｒｙ－ 突变株的转化频率显著高于出发菌株,其中ＢＭＢ１７１ 的转化频率最高达１０７ 转化子／μｇ ＤＮＡ,且所导入的外源质粒的稳定性也高于其它Ｃｒｙ － 突变株及出发菌株ＹＢＴ１４６３ 。     

苏云金芽孢杆菌质粒的检测及功能的初步研究

用改进的酶碱综合法检测了苏云金芽孢杆菌4个亚种11个野生菌株的内生质粒,获得良好的制备结果和重视性,对野生菌株YBT－1463及其无质粒突变株BMB171的形态和生理生化特性的比较研究结果表明,YBT－1463的内生质粒携带杀虫晶体蛋白基因,但不携带抗生素的抗性基因,且与该菌株对19种C源和12种N源的利用无关。     

消除内生质粒对苏云金芽胞杆菌YBT-1463特性的影响

研究了经完全消除苏云金芽胞杆菌野生菌株YBT-1463的内生质粒对该菌部分形态、遗传及生理生化特性的影响。结果表明,消除内生质粒后的无质粒突变株不形成伴胞晶体,但电转化4种供体质粒,即pBMBl21、pBMB304-1Ab、pBMBLC和pBMB9748的效率显著提高,转化频率最高比出发菌株提高6.8×10 倍,而无质粒突变株对红霉素等10种抗生素的敏感性,对葡萄糖等19种碳源和谷氨酸等12种氮源的利用能力及生长性能与出发菌株无明显差异。     

Molecular characterization of Bacillus thuringiensis strains from Argentina

Bacillus thuringiensis INTA 7-3, INTA 51-3, INTA Mo9-5 and INTA Mo14-4 strains were obtained from Argentina and characterized by determination of serotype, toxicity, plasmid composition, insecticidal gene content ( cry and vip ) and the cloning of the single- vip3A gene of the INTA Mo9-5 strain. The serotype analysis identified the serovars tohokuensis and darmstadiensis for the INTA 51-3 and INTA Mo14-4 strains, respectively, whereas the INTA Mo9-5 strain was classified as "autoagglutinated". In contrast to the plasmid patterns of INTA 7-3, INTA 51-3 and INTA Mo9-5 (which were similar to B. thuringiensis HD-1 strain), strain INTA Mo14-4 showed a unique plasmid array. PCR analysis of the four strains revealed the presence of cry genes and vip3A genes. Interestingly, it was found that B. thuringiensis 4Q7 strain, which is a plasmid cured strain, contained vip3A genes indicating the presence of these insecticidal genes in the chromosome. Bioassays towards various lepidopteran species revealed that B. thuringiensis INTA Mo9-5 and INTA 7-3 strains were highly active. In particular, the mean LC(50) obtained against A. gemmatalis larvae with the INTA Mo9-5 and INTA 7-3 strains were 7 (5.7-8.6) and 6.7 (5.6-8.0) ppm, respectively. The INTA Mo14-4 strain was non-toxic and strain INTA 51-3 showed only a weak larvicidal activity.     

苏云金芽胞杆菌拟步行甲亚种质粒复制子oril65的克隆

以苏云金芽胞杆菌拟步行甲亚种菌株（Bacillus thuringiensis subsp.tenebrionis)YBT-1765作为出发菌株,克隆了一个包含复制子的EcoRI酶切片段,大小约为11kb,称为oril65。这是国内外从此亚种中克隆到的第一个复制子,缩小到8kb左右后仍然能够复制。杂交结果显示,此复制子来源于菌株YBT-1765可以检测到的分子量最大的质粒,以此复制子构建的穿梭载体pBMB6071在不同受体菌中的稳定性差异很大,其中在以色列亚种无晶体突变株4Q7中,传40后代,稳定性100%,质粒pBMB6071与含ori1030和ori2062在库斯塔克亚种无晶体突变株BMB171中是相容的。     

苏云金芽胞杆菌营养期杀虫蛋白基因特性分析

营养期杀虫蛋白是在苏云金芽胞杆菌营养期中发现的一种非晶体状胞外杀虫蛋白 .通过Southern杂交的基因定位实验 ,证实了营养期杀虫蛋白基因并非位于染色体和环型质粒上 ;在 2 0个不同血清型的 2 3种菌株中 ,营养期杀虫蛋白基因的存在率为 5 6 5 % (13 2 3) .同时对随机选择的 3个不同亚种菌株进行基因克隆和序列分析 ,表明其基因具有相当高的同源性 .运用生物信息技术 ,对营养期杀虫蛋白多肽进行了功能结构域比对分析 ,发现这 789多肽蛋白的N端 31至 15 0残基之间存在一种趋化信号传导因子相似序列 ,C端 5 36至 6 6 6残基之间则存在着纤维素结合结构域相似肽 .上述结果提示 ,营养期杀虫蛋白基因在苏云金芽胞杆菌天然菌株中高度保守并较为广泛分布 ,其编码蛋白的特殊结构提示了营养期杀虫蛋白潜在的功能特性 ,为进一步研究营养期杀虫蛋白奠定了基础 .