冰核细菌及冰核基因的应用研究进展

引起水由液态变为固态的物质称为冰核或成核剂。冰核种类繁多,目前已发现4属23种或变种的细菌、4属11种或变种的真菌和1种病毒,它们都具成冰活性。细菌冰核是一类蛋白质,也称冰蛋白,由细菌冰核基因编码。作为生物冰核领域的研究重点,冰核细菌的研究已涉及到促冻杀虫、防霜冻、植物病害等多个领域;同时冰核细菌已成功地应用于人工降雪、制冷和高敏检测等方面,具有广阔的应用前景。主要对冰核细菌的应用研究现状和发展进行综述。     

冰核真菌的冰核活性及其种类鉴定*

作者从1993年起至今,从已分离和搜集到的500多株真菌中筛选出在-5℃具有冰核活性的真菌6株,它们-5℃的冻滴率高低顺序为F9502（100%）=F9501（100%）＞F9401（96％）=AS3．494（96%）＞F9801（94%）＞F9802（92%）,结冰点高低顺序为F9502（-2．7℃）＞F9501（-3．4℃）＞F9401（-4.4℃）＞AS34594（-4.5℃）＞F9801（-4．7℃）＞F9402（-4．8℃）,以F9502菌株活性强而稳定。经鉴定确定：F9401和F9402菌株为FusartumSportFichioldesSherb．;AS3．4594菌株为FavenaceumSacc．;F9501和F9502菌株为F.gramlnearumSchwabe;F9801菌株为F．monilijormeSheldon。F．Sportrlchloides和F．graminearum作为冰核真菌未见报道。本结果为揭示冰核真菌与植物冻害关系及冰核真菌开发应用研究提供了菌种资源,有重要应用价值。     

冰核真菌的冰核活性及其种类鉴定

作者从1993年起至今,从已分离和搜集到的500多株真菌中筛选出在-5℃具有冰核活性的真菌6株,它们-5℃的冻滴率高低顺序为F9502（100%）=F9501（100%）＞F9401（96％）=AS3．494（96%）＞F9801（94%）＞F9802（92%）,结冰点高低顺序为F9502（-2．7℃）＞F9501（-3．4℃）＞F9401（-4.4℃）＞AS34594（-4.5℃）＞F9801（-4．7℃）＞F9402（-4．8℃）,以F9502菌株活性强而稳定。经鉴定确定：F9401和F9402菌株为FusartumSportFichioldesSherb．;AS3．4594菌株为FavenaceumSacc．;F9501和F9502菌株为F.gramlnearumSchwabe;F9801菌株为F．monilijormeSheldon。F．Sportrlchloides和F．graminearum作为冰核真菌未见报道。本结果为揭示冰核真菌与植物冻害关系及冰核真菌开发应用研究提供了菌种资源,有重要应用价值。     

细菌冰核基因的应用研究

细菌冰核基因的应用研究已成为生物冰核领域的研究热点,研究涉及细菌细胞表面展示、促冻杀虫、报告基因、病原微生物高敏检测、作物抗寒育种等多个领域,显示良好应用前景。通过对国外在该方面的研究现状的综述,和我们在冰核基因促冻杀虫研究方面重要进展的介绍,对今后我们拟开展的这一研究工作进行了展望。     

菌种保存方法对冰核细菌冰核活性的影响

本文测定了5种保存方法及3种保存温度,对4株代表3个属4个种(变种)的冰核细菌冰棱活性的影响。结果表明,不同保存方法对冰核细菌的存活力和冰核活性存在着不同程度的影响,保存温度越高,对冰核活性的影响越大,不同菌种对保存的敏感性不同。所适合的保存方法也不同。真空冷冻干燥和灭菌水于-20℃冷冻保存对各菌株的存活力和冰核活性的影响都较小,适用于一般冰棱细菌的长期保存。而10%甘油冷冻保存则不适用于冰核细菌的保存。     

冰核活性细菌基因的研究进展及其应用

冰核活性细菌是一类可以诱导过冷水结冰而导致霜冻灾害的细菌,它已成为一种重要的生物资源获得广泛的研究与开发,在基础理论和应用研究方面取得了较大进展。近些年来,许多国家的学科研究者对于冰核基因的研究与开发开展了大量的工作。自1985年克隆出了第一个冰核基因后,目前已经从冰核细菌中克隆了8个冰蛋白基因并完成了测序。冰核活性细菌及基因资源具有广阔的研究开发的价值,且具有良好的应用前景。所以,对于冰核活性基因的结构特点及近年来的研究现状有个总体了解是很有必要的。本文主要介绍了冰核活性基因及其应用方面的研究进展情况。     

冰核细菌(Erwinia ananas 110)冰核基因克隆和序列分析

从作者自行分离的冰核细菌（Erwinia ananas110)中克隆到我国第1个细菌冰核基因,并完成其序列测定和分析,所克隆基因编码区全长3921bp,编码1306aa,氨基酸序列明显分为3个区即N-端（161aa),C-端（41aa)的单一序列区和中部的高度重复序列R区（1104aa)。以16氨基酸为重复单元的R区占整个编码序列的84.5%。序列分析表明我们所克隆的基因为一个新冰核基因,将其命名为iceA。该基因已在GenBank上登录,登录号为：AF387802。     

冰核活性基因及其作报告基因的应用研究进展

国内外已经克隆了8个冰核活性基因,可用作报告基因,主要应用在植物－微生物互作研究、营养元素利用研究、病原微生物高敏检测和各种用途的细菌细胞表面展示等领域。     

冰核真菌的冰核活性及其种类鉴定

作者从１９９３年起至今,从已分离和搜集到的５００多株真菌中筛选出在－５℃具有冰核活性的真菌６株,它们在－５℃的冰滴率高低顺序为Ｆ９５０２（１００％）＝Ｆ９５０１（１００％）〉Ｆ９４０１（９６％）＝ＡＳ３．４５９４（９６％）〉Ｆ９８０１（９４％）〉Ｆ９８０２（９２％）,结冰点高低顺序为Ｆ９５０２（－２．７℃）〉Ｆ９５０１（－３．４℃）〉Ｆ９４０１（－４．４℃）〉ＡＳ３．４５９４（－４．５℃）〉Ｆ９８     

冰核微生物中冰核基因重复序列PCR分析

在本试验的条件下,Pseudomonoas svringae inaZ基因产生的蛋白的主要重复基元的编码区：5’－GCCGGTTATGGCAGCACGCTGACC－3’序列既在冰核真菌、细菌中存在,也在非冰核真菌、细菌中存在,即冰核细菌、真菌和非冰核细菌、真菌都有扩增产物,并且产物呈多态性,同一个种不同菌株间也呈多态性,说明该引物不适合用于鉴定真菌、细菌中冰核基因是否存在,也不能用于区分冰核真菌和非冰核真菌以及分区冰核细菌和非冰核细菌,更不能根据其扩增片段的量和大小说明冰核真菌、细菌冰核活性的强弱。     

冰核微生物中冰核基因重复序列PCR分析*

在本试验的条件下 ,PseudomonoassvringaeinaZ基因产生的蛋白的主要重复基元的编码区 :5’-GCCGGTTATGGCAGCACGCTGACC- 3’序列既在冰核真菌、细菌中存在 ,也在非冰核真菌、细菌中存在 ,即冰核细菌、真菌和非冰核细菌、真菌都有扩增产物 ,并且产物呈多态性 ,同一个种不同菌株间也呈多态性 ,说明该引物不适合用于鉴定真菌、细菌中冰核基因是否存在 ,也不能用于区分冰核真菌和非冰核真菌以及区分冰核细菌和非冰核细菌 ,更不能根据其扩增片段的量和大小说明冰核真     

Erwinia herbicola冰核活性蛋白的分离、电泳分析鉴定

对Erwinia herbicola(A25)菌株的冰核活性蛋白的分离纯化及电泳进行研究。主要方法①按双温培养的方法,获得了较高的生物量积累和强冰核活性的诱导表达。②实验采用渗透压冲击法破碎细菌细胞,破碎率达98．67％。③通过差速离心法获取不同冰核活性蛋白组分,测定各组分的冰核活性和SDS－PAGE电泳图谱分析。建立了冰核活性因子的高冰核活性与离心力之间的关系;利用SDS－PAGE还建立了具冰核活性蛋白的分子量的大小与冰核活性蛋白组分之间的关系。证实了具高冰核活性蛋白质最小结构单位约为26．0kD。     

一种新型的报告基因—冰核基因

冰核基因 (ＩｃｅＮｕｃｌｅａｔｉｏｎＡｃｔｉｖｅｇｅｎｅ ,ＩＮＡｇｅｎｅ)是从冰核细菌中克隆的编码冰核蛋白的基因 ,它编码的冰核蛋白具有很强的冰核活性。当ｉｎａ基因与目的基因一起转入生物体后 ,可以通过冰核活性的测定来检测目的基因是否表达。冰核基因与通常的报告基因有着根本意义上的不同 ,它对信号的检测不是由于酶的催化反应 ,而是一种物理过程 (水的液 固状态的改变 )。ｉｎａ基因克服了其它报告基因的一些缺点 ,扩大了报告基因应用范围[1] 。现在 ,已经有很多研究植物 细菌相互作用的实验室应用ｉｎａ基因作为报告基因[4]…     

冰核细菌在我国北方玉米上的消长动态规律

研究证明,菠萝欧文氏菌(Erwinia ananas)为我国北方玉米上优势冰核细菌种类,占总体INA细菌95 %以上。采用定量定性和定期取样分离方法,首次研究INA细菌在玉米上的消长动态规律。结果表明:玉米不同生长发育阶段是影响INA细菌在玉米上数量分布和消长动态变化的重要因素,以抽雄至成熟期间分布INA细菌数量最多,高达10 7～10 8CFU/ g,比拔节至抽雄期高出2～3个数量级,比苗期至拔节期高出4～5个数量级;同时还指出,玉米不同播期,对INA细菌数量分布影响显著,差异很大,其中INA细菌分布数量消长变化,以正常播种(1.9×10 7CFU / g) >中期播种(7.9×10 5CFU/ g) >晚期播种(5 .0×10 4 CFU/ g) ;研究指出,处于抽雄至成熟期间的玉米上分布的INA细菌数量最多,因此期间(8月上旬至9月下旬) ,气温逐渐降低,昼夜温差大,田间结露多,加上玉米处于成熟阶段,抗INA细菌能力弱,这些因素有利于低温(5～2 0℃范围内生长)型INA细菌生长繁殖,故使INA细菌分布数量最多     

冰核活性细菌(INAB)对菜青虫血淋巴免疫系统影响的研究

实验采用浸泡和喂食2种方法,研究了冰核活性细菌(INAB)在不同处理时间对菜青虫Pierisrapae血淋巴免疫系统的影响。结果表明,采用水浴法可使菜青虫血淋巴免疫力被破坏,而喂食法效果则不明显;同时结果还表明冰核活性细菌主要是在低温条件下通过体表侵入菜青虫血淋巴而影响其免疫力。     

冰核细菌表达冰核蛋白特性的研究

选用１００２５Ａ和ＱＦ－９５－Ｆ１９两株分离自杨树的冰核活性细菌,探讨了两株菌不同生长阶段与它们冰核活性表达的特性。实验结果显示,冰核活性细菌在ＭＰＤＡ培养液中表达冰核蛋白的特性及活性与细菌浓度、菌龄以及培养的环境条件相关,两株菌在表达冰核活性时对培养基的营养组分没有表现出特殊的要求。同时还进一步阐明了不同生长温度冰核活性细菌对冰核蛋白表达的影响。     

云南植物上冰核活性细菌鉴定

从云南植物上分离到９２株冰核活性细菌,并进行了鉴定。其中菠萝欧文氏菌６１株,占６６．３％;草生欧文氏菌２株,占２．２％;丁香假单胞菌２１株,占２２．８％;黄瓜角斑病菌２株,占２．２％;菜豆荚斑假单胞菌６株,占６．５％。云南省冰核活性细菌的优势种类是菠萝欧文氏菌,其次是丁香假单胞菌类。     

冰核细菌表达冰核蛋白特性的研究*

选用１００２５Ａ和ＱＦ－９５－Ｆ１９两株分离自杨树的冰核活性细菌,探讨了两株菌不同生长阶段与它们冰核活性表达的特性。实验结果显示,冰核活性细菌在ＭＰＤＡ培养液中表达冰核蛋白的特性及活性与细菌浓度、菌龄以及培养的环境条件相关,两株菌在表达冰核活性时对培养基的营养组分没有表现出特殊的要求。同时还进一步阐明了不同生长温度冰核活性细菌对冰核蛋白表达的影响。     

寄主植物对昆虫抗寒力的影响

寄主植物是影响昆虫抗寒力的重要因素之一.本文综述了寄主植物对昆虫越冬虫态的发育进度及抗寒物质的积累、抗冻蛋白、冰核物质的形成、虫体含水量等方面的影响.分析了目前研究寄主植物对昆虫抗寒力影响中存在的问题及今后的研究方向.