表达蝎毒素的重组斜纹夜蛾核型多角体病毒(SpltMNPV)的构建及毒力

【目的】开发高毒力的重组斜纹夜蛾核型多角体病毒(Spodoptera litura multicapsid nucleopolyhedroviruse,SpltMNPV)杀虫剂。【方法】构建编码蜕皮激素UDP-葡萄糖基转移酶(ecdysterioid UDP-glucosyl transferase gene,egt)基因缺失并插入东亚钳蝎神经毒素(B.martensi Karsch,BmK ITa1)基因的重组转移载体,重组转移载体与SpltMNPVⅡ基因组DNA共转染斜纹夜蛾细胞,通过荧光斑法与有限稀释法相结合筛选重组病毒。【结果】成功筛选出缺失egt基因的、早期启动子(ie-1)启动的、表达BmK ITa1成熟肽的重组病毒SpltMNPV-Δegt-Pph-egfp-ie-1-BmK ITa1。生物测定结果显示,重组病毒的杀虫速度(LT50)较野生病毒提前0.7-0.8 d。【结论】通过在SpltMNPV病毒基因组中插入外源毒素基因可明显增强病毒的杀虫效果,结果说明开发高毒力SpltMNPV生物杀虫剂具有可行性。     

昆虫杆状病毒泛青基因研究进展

昆虫杆状病毒是目前已知唯一编码泛素（ubiquitin）的病毒。迄今,已克隆了8种该类病毒的泛素基因。与真核生物Uba52(80)相似,这些基因在一个泛素分子的C－末端都有不同长度的融合,其中余纹夜蛾核多角体病毒（Spodoptera litura multicapsid nucleopolyhedrovirus,SpltMNPV）的ubiquitin-gp37基因是一个典型的融合基因。近年来,对苜蓿银纹夜蛾核多角体病毒（Autographa california multicapsid nucleopolyhedrovirus,AcMNPV）泛素的定位与功能研究取得了重要进展。     

昆虫杆状病毒泛素基因研究进展

昆虫杆状病毒是目前已知唯一编码泛素(ubiquitin)的病毒。迄今,已克隆了8种该类病毒的泛素基因。与真核生物Uba52(80)相似,这些基因在一个泛素分子的C末端都有不同长度的融合,其中斜纹夜蛾核多角体病毒(Spodopteralituramulticapsidnucleopolyhedrovirus,SpltMNPV)的ubiquitingp37基因是一个典型的融合基因。近年来,对苜蓿银纹夜蛾核多角体病毒(Autographacaliforniamulticapsidnucleopolyhedrovirus,AcMNPV)泛素的定位与功能研究取得了重要进展 。     

斜纹夜蛾核多角体病毒VP39-GST融合蛋白的原核表达

用PCR的方法扩增得到斜纹夜蛾核多角体病毒（Spodoptera litura multicapsid nucleopolyhedrovirus,SpltMNPV）vp39全长基因。将其克隆至原核表达载体pGEX-4T-1上,构建重组表达质粒pGEX-4T-vp39,转化大肠杆菌BL21（DE3）,在1 mmol/L异丙基硫代-β-D-半乳糖苷（IPTG）诱导下超量表达了与理论预测值相符的一个约60 kD的VP39-GST融合蛋白。VP39-GST融合蛋白的成功表达为进一步研究VP39在病毒侵染过程中与宿主细胞成分或病毒粒子蛋白间的相互作用奠定了基础。     

棉卷叶野螟泛素基因的克隆、序列分析及原核表达

本研究用RT-PCR方法,克隆了棉卷叶野螟Haritalodes derogata (Fabricius)泛素基因编码区,GenBank登录号为EU580145。序列分析表明,该编码区长228 bp,编码76个氨基酸,推测的编码蛋白的相对分子质量和等电点分别为8.53 kD和5.83。同源性比较发现,棉卷叶野螟泛素基因与其他10种昆虫泛素基因在氨基酸水平上具有93%以上的相似性。系统发育树显示棉卷叶野螟与斜纹夜蛾Spodoptera litura (Fabricius)遗传距离较近,通过同源建模获得了该棉卷叶野螟基因编码蛋白的理论三维结构。将棉卷叶野螟泛素基因与pET-32a(+)连接,构建原核表达载体pET-32a-ub,经IPTG诱导,棉卷叶野螟泛素基因在大肠杆菌BL21(DE3) 中高效表达。本研究成功克隆了棉卷叶野螟泛素基因的编码区,并经Western blotting分析证明实现了该基因的原核表达,为进一步研究其在该昆虫体内的作用机理奠定了基础。     

杆状病毒转移载体的构建及绿色荧光蛋白在斜纹夜蛾幼虫中的表达

为构建斜纹夜蛾核型多角体病毒 （SpltMNPV）的重组病毒,以该病毒日本C3株基因组DNA为PCR扩增模板,根据GenBank SpltMNPV中国G2株基因序列,设计了两对引物分别扩增多角体蛋白基因的5′端侧翼序列（含启动子）和3′端侧翼序列（含终止子）,将这两个片段依次克隆于pUC18质粒载体后,再将绿色荧光蛋白(GFP)基因亚克隆到上述载体的多角体蛋白基因启动子和终止子之间,获得转移载体pSplt-gfp。将pSplt-gfp与野生型SpltMNPV 基因组DNA共转染Spli细胞,通过同源重组和有限稀释法筛选,获得了以gfp基因替代多角体蛋白基因的重组病毒SpltMNPV-gfp。SpltMNPV-gfp感染Spli细胞和斜纹夜蛾幼虫,分别在感染24h和48h后可发现绿色荧光蛋白的表达。该重组病毒的获得,为建立斜纹夜蛾核型多角体病毒表达体系奠定了基础。     

杆状病毒SpltMNPV ORF124基因截短片段的克隆与表达

目的:克隆并表达斜纹夜蛾核多角体病毒(Spodotura litura mulfieapsid nucleopolyhedrovirus,SpltMNPV)ORF124基因的部分编码序列.方法:用PER方法扩增目的基因序列片段,并将其克隆至原核表达载体pQE-30上,转化到Escherichia.coli M15[pREP-4]中进行诱导表达.结果:构建了pQE-tr124原核表达质粒,含有该质粒的大肠杆菌经IPTG诱导表达了一个与预期理论值相符的约为33kDa的蛋白.以Ni2+-NTA偶连抗体检测证明所表达的蛋白为带有组氨酸的融合蛋白.结论:成功表达了SpltMNPV ORF124的部分编码序列,该融合蛋白的成功表达为进一步深入研究基因的功能奠定了基础.     

甜菜夜蛾泛素延伸蛋白基因cDNA的3′RACE-PCR扩增及其克隆和表达

根据已知的草地夜蛾Spodoptera frugiperda的泛素延伸基因 5'端核苷酸序列设计引物,应用3'RACE-PCR技术,从甜菜夜蛾S. exigua脂肪体组织总RNA中反转录扩增泛素基因的cDNA片段。扩增得到的片段全长513 bp,3'末端有123 bp的非翻译区,翻译区编码一个长为129个氨基酸残基的蛋白质,预测分子量为14.8 kD。同源分析表明,此cDNA序列为ubiquitin-53aa extension protein(ubi-53) 基因,在泛素蛋白后融合了一个核糖体L40蛋白（ribosomal L40 protein）。用MagAlign和Genedoc软件对cDNA编码的氨基酸序列进行了同源性分析,结果表明： 甜菜夜蛾的ubi-53基因与真核生物家蚕Bombyx mori、草地夜蛾、果蝇Drosophila melanogaster和人Homo sapienes泛素的同源性分别为96.9%、98.5%、95.3%和93.0%,与甜菜夜蛾核型多角体病毒(SeNPV)泛素的同源性为78.8%,说明真核生物的泛素基因与核型多角体病毒的泛素基因可能存在不同的分子进化途径。将甜菜夜蛾的ubI-53基因克隆到原核表达载体pET-28a上,转化至BL21（DE3）中,用IPTG进行诱导表达,用异源泛素单克隆抗体进行Western blot检测,证明原核表达蛋白是目的蛋白。     

斜纹夜蛾核多角体病毒p49基因在大肠杆菌中的表达及其在昆虫细胞中的表达时相分析

利用PCR方法从斜纹夜蛾核多角体病毒（SpltMNPV）基因组中扩增获得了细胞凋亡抑制基因〖STBX〗p49〖STBZ〗的完整ORF并将其克隆于pMD18T载体,其序列分析结果与文献报道一致。将基因重组于硫氧还蛋白融合表达载体pThioHis C,在大肠杆菌BL21(DE3)中获得了稳定表达,表达的P49融合蛋白占菌体总蛋白30%左右,主要以包涵体形式存在。分离纯化重组表达的SpltMNPV P49蛋白作为抗原,免疫家兔制备得到效价高于1∶10000的抗重组P49蛋白多克隆抗体。应用制备的抗体对受SpltMNPV感染的Sl细胞中P49蛋白的表达时相进行分析,结果显示P49蛋白在细胞感染后3h内便可检测到,并在整个感染期间维持着低水平表达。     

一种新的遍在蛋白融合基因Uba256的克隆及表达

斜纹夜蛾核多角体病毒 (Spodopteralituramulticapsidnucleopolyhedrovirus ,SpltMNPV)的Uba2 5 6基因是已知昆虫病毒基因组中惟一编码遍在蛋白与GP37融合蛋白的基因。通过PCR方法扩增得到该基因及其N端的遍在蛋白编码区与C端的GP37编码区。将这 3个基因片段分别克隆至质粒pBV2 2 0与pQE30 ,构建得到重组质粒pB VUBCP、pQEUB与pQECP。pBVUBCP转化大肠杆菌DH5α ,经热激诱导表达了一条 38kD的蛋白带 ,证明Uba2 5 6表达的蛋白在大肠杆菌中没有发生剪切。pQEUB、pQECP转化大肠杆菌M15 ,经IPTG诱导 ,Western印迹分析结果表明遍在蛋白与GP37蛋白获得高效表达。以Ni2 NTA偶联抗体检测证明所表达的蛋白质均为融合蛋白质。纯化的融合蛋白质免疫新西兰大白兔可诱导产生特异抗体。ELISA和Western印迹检测结果显示 ,SpltMNPV遍在蛋白抗体及GP37抗体均与表达的融合蛋白质呈阳性反应 ,表明所表达的融合蛋白质仍保持原有蛋白质的免疫原性。以获得的抗体对感染SpltMNPV 72h的Sl zsu 1细胞进行检测 ,发现仅有一条 34kD的蛋白质带与GP37抗体发生特异反应 ;而有 4条分子量分别为 14、2 4、33、5 1kD的蛋白质带与遍在蛋白抗体发生特异反应 ,表明Uba2 5 6基因表达的蛋白质在宿主细胞内发生了剪切。     

CLONING AND EXPRESSION OF SPODOPTERA LITURA UBIQUITIN GENE

Abstract Ubiquitin (UBI) plays a very important role in regulated non-lysosomal ATP dependent protein degradation. In the present work, the coding sequence of Spodoptera litura UBI gene was isolated (GenBank Accession No. AF436066). The length of this ORF is 228bp, encoding a protein with Mr of 8.56 kD and isoelectric point of 6.56. Multiple sequence alignment indicated that S. litura UBI is very similar to the homologous proteins of other eukaryotic species and it has 84% identity with S. litura nucleopolyhedrovirus (SpltMNPV) UBI at amino acid level. RT-PCR analysis showed that S. litura UBI gene is ubiquitously expressed in larva tissues which are susceptible to SpltMNPV infection. By constructing E. coli expression vector, S. litura UBI was highly expressed and the recombinant protein was purified using Ni-NTA resin column, and currently further study on the function of S. litura UBI in SpltMNPV infection is underway.     

日本三株斜纹夜蛾核型多角体病毒的增殖特性及其多角体蛋白基因的序列分析

利用斜纹夜蛾Spodoptera litura培养细胞,对近年来在日本本州、九州和四国等地发现并筛选出的对斜纹夜蛾幼虫具有强烈杀虫活性的3株斜纹夜蛾核型多角体病毒(SpltMNPV)（K-3、G1-2和G10-3）进行了生物学活性和分子生物学的初步研究,克隆了多角体蛋白基因,并进行了序列分析和比较。结果表明:（1）SpltMNPV日本分离株K-3、G1-2和G10-3分别具有不同的特征性酶切图谱,分别属于3种基因型（A型、B型和C型）; （2）3个分离株的芽生型病毒（budded virus）产生能力和多角体产生能力有差异,免疫印迹分析表明,多角体蛋白的分子量也不同;（3）日本株SpltMNPV核型多角体蛋白结构基因由747个核苷酸编码序列（编码249个氨基酸）组成,其序列与中国株SpltMNPV的同源性为98.9%,与其他6种核型多角体病毒有较高的同源性（61.7%～74.2%）,但其5′端侧翼序列(nt-1～-100)与AcMNPV和BmNPV相比差异显著,在对该基因表达调控起决定性作用的8个高度保守核苷酸序列中（nt-44～-51）有2处发生自然突变。     

斜纹夜蛾核型多角体病毒不同分离株基因序列的同源性分析

研究SpltMNPV不同分离株及SpltMNPV分离株与SpliNPV间基因序列的同源性,为SpltMNPV分离株的利用提供理论基础。根据已发表的斜纹夜蛾核型多角体病毒（SpltMNPV）中国株（Zh）基因组全序列（AF527603）和海灰翅夜蛾核型多角体病毒（SpliNPV）Not I-D片段序列（AF527603）设计引物,PCR方法扩增得到SpltMNPV日本福冈株（Fu）、埃及株（Eg）和小笠原株（Og）的ORF39～ORF42和ORF119～ORF124编码区全序列。SpltMNPV不同分离株及SpltMNPV分离株与SpliNPV间基因序列的相似性比较, Zh株和Og株,Eg株、Fu株和SpliNPV的相似性高,而Zh株和Eg株、Fu株或SpliNPV,Og株和Eg株、Fu株或SpliNPV的相似性都比较低。亦即SpltMNPV 3种基因型,B型和C型的同源性高,A型与B型或C型的同源性比较低,但A型与SpliNPV的同源性高;同一基因型内不同分离株（Eg株和Fu株）的同源性高。ETG分子进化分析表明Eg株、Fu株和SpliNPV处于一个分支,而Eg株、Fu株和SpliNPV与Zh株和Og株则处于不同的分支。因此推断Eg株和Fu株为SpliNPV的分离株,而Og株为SpltMNPV的分离株。     

斜纹夜蛾核型多角体病毒分子生物学研究进展

斜纹夜蛾核型多角体病毒(Spodoptera lituramulticapsid nucleopolyhedrovirus,SpltMNPV)属NPV科A亚群。近几年有关该病毒的序列测定、基因结构、功能和表达调控等系统的分子生物学研究工作进展迅速,特别是对一些重要基因的结构分析,有助于筛选毒力较强的杀虫毒株,并为这一病毒杀虫剂的改良和发展以及组建昆虫杆状病毒表达载体奠定基础。综述了与SpltMNPV相关的分子生物学领域的研究进展。     

SpltMNPV日本分离株gp41的克隆表达及gp41和ph的进化分析

从斜纹夜蛾核型多角体病毒(Spodopteralituramulticapsidnucleopolyhedrovirus,SpltMNPV)日本分离株(C3)基因组中克隆了gp41基因。该基因编码区含993bp核苷酸,编码分子量为36.9kDa的多肽。将该基因克隆至原核表达载体pET28a,经IPTG诱导后在大肠杆菌BL21(DE3)中获得了表达。应用CLUSTAL程序分析表明,SpltMNPV日本株(C3)gp41的核苷酸序列和氨基酸序列与SpltMNPV中国G2株相似性最高,均达99.9%。用MEGA分别构建了基于gp41和ph的聚类分析图和分子进化树,发现它们具有相似的拓扑结构。将这两个基因序列结合在一起构建进化树,该树的结构与基于gp41的进化树相似。突变率分析显示gp41的突变率高于ph,这意味着在杆状病毒进化过程中,gp41和ph面临不同的选择压力。     

Identification and analysis of genes differentially expressed in the Spodoptera litura fat body in response to the biocontrol fungus, Nomuraea rileyi

Nomuraea rileyi is an important pathogenic fungus that can successfully control Spodoptera litura. However, little is known on how S. litura responds to N. rileyi infection. A forward suppression subtractive hybridization (SSH) cDNA library was constructed from the S. litura fat body and the up-regulated genes were identified to isolate differentially expressed genes in response to N. rileyi. A total of 345/1175 random clones screened by cDNA array dot blotting were sequenced, resulting in 117 uniquely expressed sequence tags (ESTs). Potential functional genes were identified by BLAST searches and were categorized into seven groups associated with different biological processes based on the literature and gene ontologies. Among 117 genes, 74 had matches in the non-redundant (NR) protein database and were found to be involved in different biological processes, while 43 of the screened genes were classified to the "unknown function" gene group. Notably, only two genes had previously been reported in S. litura and most of the screened genes showed less similarity to known sequences based on BLASTn results, suggesting that 115 genes were found for the first time in S. litura. Semi-quantitative RT-PCR analysis of seven randomly selected genes revealed that most were differentially expressed after N. rileyi infection. qRT-PCR analysis confirmed that four genes (Hsp70, Hsp90, gallerimycin, and cysteine proteinase) were significantly up-regulated after N. rileyi infection. Taken together, the present study identified up-regulated S. litura genes in response to N. rileyi infection. Further investigations are needed to unravel the molecular mechanisms of the genes or proteins potentially involved in the S. litura innate immune defense against N. rileyi infection.