苏云金芽孢杆菌Cry1Aa和Cry1Ca结构域交换对晶体形态和杀虫活性影响

通过体外重组的方法,实现了苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白Cry1Aa和Cry1Ca的功能性结构域Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的互换,得到了6株苏云金杆菌重组菌株BT-ACC,BT-AAC,BT-ACA,BT-CAA,BT-CCA和BT-CAC。SDS-PAGE和Westernblot分析表明,重组菌株BT-CAA和BT-CCA能表达产生135kDa左右的杂交晶体蛋白Cry1CAA和Cry1CCA,但其蛋白表达量较野生型Cry1Aa和Cry1Ca低。用牛胰蛋白酶对杂交晶体蛋白Cry1CAA、Cry1CCA及野生型Cry1Aa和Cry1Ca进行消化,证明所有晶体蛋白都能产生65kDa的活性毒素。电镜观察发现,野生菌株BT-Cry1Aa和BT-Cry1Ca形成典型的菱形晶体,而重组菌株BT-CCA和BT-CAA则形成球形或颗粒状杂交晶体。纯化晶体的生物测定显示,杂交晶体蛋白Cry1CAA和Cry1CCA对甜菜夜蛾的毒力比野生型晶体蛋白降低3~5倍,对棉铃虫的毒力比野生型晶体蛋白降低了190~260倍。研究结果表明,苏云金杆菌晶体蛋白不同结构域的相互作用会影响杂交晶体蛋白的表达、晶体形态和杀虫活性。     

中国Btken-Ag的特性及其杀虫毒肽的研究

苏芸金芽孢杆菌肯尼亚亚种Ag株(Bacillus thuringiensis serovar.kenyae strainAg,以下简称为Btken-Ag)是血清型H4a-4c中对棉铃虫、粘虫等多种夜蛾科害虫具有高毒力的优良品系,经生理生化、H抗原、酯酶谱、抗生谱和质粒谱等性状比较分析,与标准株肯尼亚亚种023大体相同,但其质粒谱及伴孢晶体多肽组分与023明显有别.该菌株伴孢晶体多形,其主要杀虫成分为61000多肽,经ELISA同源分析,此毒肽与同血清型中的023、7501晶体蛋白高度同源,与商品生产株H3a-3b—HD-1株部分同源,与对蚊虫高效的H14-1897及球形芽孢杆菌Ts-1无同源性.此外,对H4中10株相关株、H7-5、HD-1及1897共13株进行了对棉铃虫、粘虫及蚊虫的杀虫毒力比较测定,其中Btken-Ag的优选株H4-1及b1-4对棉铃虫的毒力高于023株及HD-1株.     

苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白超量表达的机制

杀虫晶体蛋白是苏云金芽孢杆菌主要杀虫成分,进一步提高杀虫晶体蛋白的表达量是苏云金芽杆菌高效工程菌构建的主要途径。本文讨论了ｃｒｙ基因启动子活性、ｍＲＮＡ稳定性、不同ｃｒｙ基因间的协同表达发及伴了孢晶体的形成等几个方面在转录水平或转录后水平上对杀虫晶体蛋白表达的影响。     

苏云金芽孢杆菌毒蛋白发掘方法的研究进展

自上世纪初发现苏云金芽孢杆菌对昆虫有杀虫活性以来,如何发掘利用苏云金芽孢杆菌的杀虫晶体蛋白服务于农业生产和人类的卫生防控就成为一个重要课题。从早期的分离菌株使用菌体的复合物喷施到使用分子手段转化植物特定表达,人类在苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白的利用精准度上在不断提高,但随之而来就是抗性的产生。因此不断发掘可使用的新的苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因资源就是一个很重要的话题。本综述就苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因的发掘方法研究做一系统论述。     

苏云金芽孢杆菌Cry1Ac杀虫晶体蛋白及其分子设计

cry1Ac编码的杀虫晶体蛋白是苏云金芽孢杆菌(Bt)产生的多种杀虫晶体蛋白中对鳞翅目昆虫有很高毒性的蛋白.第一个Cry1Ac杀虫晶体蛋白最早在库斯塔克亚种HD73中以伴胞晶体形式分离获得,其编码区为3 534 bp,编码蛋白分子量为133 kD,含1 178个氨基酸,等电点为4.84.自此以来,Cry1Ac杀虫晶体蛋白结构、功能以及应用研究一直是Bt杀虫晶体蛋白研究的重要方向.本文介绍了苏云金芽孢杆菌中应用最广泛的Cry1Ac杀虫晶体蛋白家族的结构、功能及其基因分类,并进一步就基于苏云金芽孢杆菌Cry1Ac杀虫晶体蛋白的基因工程研究做了分析,提出了持续利用BtCry1Ac杀虫晶体蛋白的一些见解.     

苏云金芽胞杆菌sigK 基因插入失活突变体的特点及其对cry3A基因启动子活性的影响

摘要: 【目的】构建苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt) sigK 基因插入失活突变体,分析突变体特点并明确其对cry3A 基因启动子的影响。【方法】采用同源重组技术在苏云金芽胞杆菌HD-73 菌株sigK 基因中插入卡那霉素抗性基因,构建了sigK 基因插入失活突变体。通过生长曲线测定、扫描电子显微镜观察晶体、芽胞形成情况和芽胞计数及SDS-PAGE 等方法分析了突变体的特点; 构建了遗传恢复菌株对上述性状进行了功能验证; 利用启动子融合lacZ 技术检测了cry3A 基因启动子的转录活性。【结果】获得了苏云金芽胞杆菌HD-73 菌株sigK 基因突变体,生长曲线测定表明,突变体较出发菌株在稳定期后期生长较慢; 扫描电子显微镜观察和芽胞计数分析显示,突变体丧失了形成芽胞和晶体的能力; SDS-PAGE 分析表明突变体中伴胞晶体蛋白的表达量明显低于出发菌株和恢复菌株。利用载体pHT315 携带sigK 基因及其启动子在突变株中表达,所获得的遗传恢复菌株恢复了突变株产生芽胞和晶体的能力; sigK 基因的突变可以提高cry3A 基因启动子在产胞后期的转录活性,对cry3A 启动子指导的Cry 蛋白表达量没有显著影响。【结论】本研究证明sigK 基因为苏云金芽胞杆菌芽胞形成所必需,并影响伴胞晶体蛋白的产量; sigK 基因功能的丧失有利于cry3A 基因启动子在产胞后期的转录。     

苏云金芽胞杆菌spoIIID基因缺失突变株的特点

摘要：【目的】构建苏云金芽胞杆菌spoIIID基因缺失突变株,并研究其与出发菌株的表型及性质差异。【方法】采用基因同源重组技术敲除了苏云金芽胞杆菌HD-73菌株中的spoIIID基因,构建了spoIIID缺失突变株,测定生长曲线,并通过扫描电子显微镜观察,芽胞计数分析及SDS-PAGE 蛋白电泳比较突变株与出发菌株的差异。构建遗传互补菌株,观察菌株性状的回复情况。【结果】通过温敏载体同源重组敲除技术获得了苏云金芽胞杆菌HD-73菌株spoIIID基因缺失突变株,生长曲线测定表明,突变株较出发菌株在平稳期后期生长较缓和;扫描电子显微镜观察和芽胞计数分析显示,突变株基本丧失了形成芽胞的能力,但依然形成晶体。SDS-PAGE结果显示,在 SSM培养基中,突变株对伴胞晶体蛋白的形成量影响并不显著;在营养较富集的Luria-Bertani培养基中,突变株中伴胞晶体蛋白的形成量较野生型和互补株明显降低。利用载体pHT315携带spoIIID操纵子互补突变株,互补株恢复了产生晶体和芽胞的能力。【结论】本研究证明spoIIID基因是苏云金芽胞杆菌芽胞形成所必需,同时与晶体蛋白的表达相关。     

苏云金芽胞杆菌HD-73菌株sigE基因敲除突变株的构建与特点

SigE因子是芽胞杆菌芽胞形成过程中起重要作用的sigma因子,它控制着众多芽胞形成相关基因的表达.在苏云金芽胞杆菌中,Cryl等杀虫晶体蛋白的表达也受SigE因子的控制.本研究利用同源重组技术构建了苏云金芽胞杆菌库斯塔克亚种标准菌株HD-73 sigE缺失突变株.研究表明:突变株衰亡期提前,丧失了形成芽胞和晶体的能力:cryIAa指导的β-半乳糖苷酶活性分析表明sigE基因对crylAa基因的转录有较大影响.利用载体pHT315携带sigE所在操纵子spoIIG及其启动子序列在突变株中表达,使突变株恢复了产生芽胞和形成杀虫晶体的能力,生长基本恢复正常,这些结果表明SigE因子是Bt库斯塔克亚种菌株产生芽胞和形成晶体所必需的.     

干燥温度对苏云金芽孢杆菌伴孢晶体的结构及杀虫活性的影响

用电镜、电泳、生物鉴定等方法,研究了干燥温度对苏云金芽孢杆菌库斯塔克变种苏云金芽孢杆菌库斯塔克变种（ＢａｃｉｌｌｕｓｔｈｕｒｉｎＦｉｅｎｓｉｓｖａｒ．Ｋｕｒｓｔａｋｉ）ＨＤ－１的伴孢晶体的结构及杀虫活性的影响。结果表明,０℃冷冻干燥的效果最好,对伴抱晶体的电泳图谱、形态、结构及杀虫活性均无影响;７５Ｃ以下干燥对伴孢晶体的形态和结构略有影响,但对电泳图谱和杀虫活性尚无影响,生产上可以采用。但在７５℃下超过５小时的长时间干燥,对晶体蛋白的空间结构和杀虫活性也有影响,因此,要适当控制干燥时间。８０     

苏云金芽孢杆菌蜡螟变种伴孢晶体蛋白基因的克隆及表达

用改进的碱解法分析基因供体菌苏云金芽孢杆菌蜡螟变种81-6(Bacillus thuringiensis var.galleriae 81-6)株有两种小质粒和一种大质粒。 将碱解法抽提到的质粒用Pstl完全酶解,与同样用PstI完全酶解的载体质粒pcAMPUC连接,以此重组质粒转化苏云金杆菌无晶体蛋白突变株 Bacillus thuringiensis var,kurstaki HD-1 Cry—B株的原生质体。用ELlSA法筛选到一株阳性转化菌落,分析了其质粒组成和插入片段的大小。毒性试验显示阳性转化子对昆虫幼虫有毒杀作用。     

苏云金素合成基因簇中非核糖体肽合成酶基因thu2功能的初步分析

对苏云金素生物合成基因簇中编码非核糖体肽合成酶基因thu2进行基因缺失插入失活的研究。用温敏型质粒pHT304-TS构建基因thu2的插入缺失质粒pEMB1434,电转化苏云金芽胞杆菌菌株CT-43后,通过抗性筛选和PCR验证得到thu2基因同源双交换基因敲除突变株CT-43-22。HPLC(高效液相色谱,High Performance Liquid Chromatography)检测发现CT-43-22没有苏云金素特征吸收峰;用pHT304构建得到含有完整thu2基因的回补质粒pEMB1435,电转化CT-43-22后得到互补重组菌CT-43-22b,发现其恢复了苏云金素的产生。显微镜观察突变株和互补重组菌均能产生正常的晶体和芽胞。thu2的基因敲除和基因互补实验证明,thu2基因为CT-43苏云金素生物合成的必需基因,但对晶体和芽胞的形成没有影响。     

我国仓贮昆虫病原芽孢杆菌的研究

对９５１个样品分离鉴定,有７４７个样品含芽孢杆菌,有菌率为７８．５５％．共分离得到芽孢杆菌１１３８株,其中苏云金杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ,简称Ｂ．ｔ）１４３株,占１２．５％;球形芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐｈａｅｒｉｃｕｓ,简称Ｂ．ｓ）１１株,占０．９７％;其他芽孢杆菌９８４株,占８６．４０％．从芽孢杆菌中选出产生晶体、苏云金素或磷酸酯酶Ｃ（ＰｈｏｓｐｈａｌｉｐａｓｅＣ,简称ＰＬＣ）的毒素菌株１６８株,其中Ｂ．ｔ占１４３株,Ｂ．ｓ有５株,其他芽孢杆菌１０株．在产毒素菌株中,经测定有１２０株菌对供试昆虫毒性达标．占７７．９２％．不同菌株的杀虫毒素、杀虫范围和毒力各异,认为这种差异取决于毒素和虫种两方面的特异性．     

苏云金芽孢杆菌科默尔亚种15A3株的cry基因分析及杀虫特性

筛选的苏云金芽孢杆菌野生菌株15A3经鉴定属血清H21型科默尔亚种。用PCR及RFLP方法对其cry1类基因分析证明其含有cry1Aa,\%cry1\%Ac,\%cry1\%Ca,\%cry1\%D,\%cry1\%I及cry2六种cry基因,其cry1A基因N末端145kb片段与已发表的序列有差异。表达晶体蛋白质的分子量分别为130,79,70,65,51和45kD。对家蝇致畸实验证明其不含β外毒素。发酵液对棉铃虫,甜菜夜蛾,小菜蛾及美国白蛾均具较高的毒力。证明野生的苏云金芽孢杆菌资源中也有具国外工程菌所特有的高效杀虫晶体蛋白基因组合的优良菌株。     

苏云金芽孢杆菌辅助蛋白的研究进展

杀虫晶体蛋白是苏云金芽孢杆菌所产生的主要杀虫成分 ,在其超量表达与晶体形成过程中有时需要辅助蛋白的参与。在这些辅助蛋白中有的能够防止正在翻译过程中的杀虫晶体蛋白被菌体内的蛋白酶降解 ,起着分子伴侣的作用 ;有的在晶体形成过程中起着脚手架的作用。本文对辅助蛋白 P₂ 0、P1₉以及ORF₁、ORF_{2等在杀虫晶体蛋白表达及晶体形成过程中的作用作了综述。}     

苏芸金杆菌的质粒检测及载晶体蛋白合成基因的质粒在不同菌株间的传递

分析了苏芸金杆菌(Bacillus thuringiensis)7个变种19个野生菌株及无晶体(sp+cr-)和无芽孢(sp-cr+)突变株的质粒图型,证实了苏芸金杆菌的质粒组成既有变种的特异性,亦有菌株的特异性。载有晶体蛋白质合成基因的质粒,B. thuringiensis var．Kurstaki HD-191 菌株可能为42和50Mdal,B．Thuringiensis var. aizawai HD-282菌株为47Mdal, B．Thuringiensis var．Israelensis IPS-82菌株为57Mdal的质粒,而B．Thuringiensis var. wuhanensis 140 菌株的此种基因则可能不在质粒上而在染色体中。HD-191载晶体蛋白合成基因的质粒以很高频率被传递给其无晶体突变株HD-1并在后者细胞中表达。B. thuringiensis var. israelensisIPS-82菌株和 B．Thuringiensis var. kurstaki 无晶体突变株HD—1之间载晶体蛋白合成基因质粒的传递未能成功,提示可能存在着不相容性的障碍。     

苏云金杆菌的一个新生物型—SD—5菌株

从霜天蛾病死幼虫中分离到1株能形成伴孢晶体毒素的芽孢杆菌,杀虫效力和发酵性能优良,经生理生化特性测定和血清学研究,SD-5菌株的晶体蛋白特性不同于7216和HD-1菌株,属于库斯塔克亚种(H303b)的1个新生物型.     

苏云金杆菌79007发酵上清液对棉铃虫的毒力作用

79007菌是一株对棉铃虫高效的苏云金杆菌。该菌与已知的7216、HD-1菌的发酵晶体毒素含量基本一致,但其上清液具有一种明显的增效作用。     

黑龙江省苏云金杆菌的分离及对夜蛾科昆虫高毒力菌株的筛选

【目的】为了发掘新的苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)的资源,在黑龙江省不同地区采集不同类型的土壤样品分离出对夜蛾科具有高毒力的菌株。【方法】采用醋酸钠选择性筛选法筛选Bt菌株,利用10对通用引物对分离株进行基因型分析,SDS-PAGE进行杀虫晶体蛋白分析,同时测定苏云金杆菌分离株对棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)、甘蓝夜蛾Mamestra brassicae(Linnaeus)、斜纹夜蛾Spodoptera litura(Fabricius)的杀虫活性。【结果】从黑龙江省不同地区采集的352份不同类型的土壤样品中,共分离出46株苏云金芽孢杆菌野生菌株,出菌率为13.06%。油镜下可观察到伴孢晶体的形态有菱形、球形、镶嵌形及不规则形。结果表明产菱形晶体的菌株多含有cry1类基因,而同时产生菱形、球形及不规则形晶体的菌株则含有多种基因型。SDS-PAGE蛋白分析发现这些菌株主要表达130、90、60 ku蛋白。对其中的部分菌株进行毒力测定,结果表明有4株菌株对3种夜蛾科昆虫具有高毒力。【结论】黑龙江省苏云金芽孢杆菌分布广泛,类型多样,已获得对夜蛾科昆虫有高毒力的菌株,这对夜蛾科害虫的绿色防控及延缓其抗性具有重要意义。     

苏云金芽孢杆菌Ⅱ类转座因子的应用与研究进展

苏云金杆菌的转座因子分为两类：Ⅰ类,插入序列;Ⅱ类,转座子．在结构上,这些转座因子与苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白（ICPs）基因相联系,并且这些具有转座活性的转座因子在ICPs基因的转移和变异上起着重要作用．对苏云金芽孢杆菌的Ⅱ类转座因子即转座子的结构、作用机制、应用与研究进展进行了综述．     

苏云金芽胞杆菌中荧光分析融合杀虫晶体蛋白的形成

为研究苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白在细胞中的定位及在细胞中的形成, 构建了Cry1Ac-GFP融合蛋白, 大小约为160 kD. 将携带cry1Ac启动子的cry1Ac-gfp融合基因片段克隆到pHT304载体上, 获得融合表达载体pHTcry1Ac-gfp. pHTcry1Ac-gfp转化到无晶体突变株HD-73 cry-中, 获得融合表达菌株HD-73-(pHTcry1Ac-gfp). gfp基因通过同源重组插入到HD-73内源大质粒pHT73上cry1Ac基因的3′端, 获得原位融合表达菌株HD-73Φ(cry1Ac-gfp)3534. 激光共聚焦显微镜和Western杂交分析表明, 不对称隔膜形成时, HD-73-(pHTcry1Ac-gfp)和HD-73Φ(cry1Ac-gfp)3534细胞中检测到Cry1Ac-GFP融合蛋白的表达. 融合蛋白颗粒在细胞中的聚集存在一定的极性, 分布于母细胞不对称隔膜附近. Cry1Ac-GFP和Cry1Ac蛋白对小菜蛾的杀虫活性在95%置信区间内没有明显差异.