昆虫病原线虫共生菌杀虫蛋白的研究进展

昆虫病原线虫共生菌杀虫蛋白对许多农业害虫都有很明显的毒杀作用,作为一种新型的具有开发潜力和应用前景的生物防治资源,已经引起科学家们的关注并成为国内外研究的热点之一.综述了昆虫病原线虫共生菌杀虫蛋白基因的结构和功能及其杀虫机制方面的研究进展.     

昆虫病原线虫共生细菌致病机理的研究进展

昆虫病原线虫共生细菌是寄生于昆虫病原线虫肠道内的一种细菌,革兰氏染色呈阴性,属肠杆菌科(Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｉａｃｅａｅ)细菌[1]。它包含两个属———嗜线虫致病杆菌属(Ｘｅｎｏｒｈａｂｄｕｓ)和发光杆菌属(Ｐｈｏｔｏｒｈａｂｄｕｓ),它们分别与斯氏线虫(Ｓｔｅｉｎｅｒｎｅｍａ)和异小杆线虫(Ｈｅｔｅｒｏｒｈａｂｄｉｔｉｓ)共生。这两种线虫由于杀虫能力强,是最有应用潜力的昆虫病原线虫。它们之间的共生关系可以概括为:共生菌存在于线虫的肠道内,线虫携带共生菌进入寄主昆虫体内,并将共生菌释放到昆虫的血腔中;共生菌在昆…     

昆虫病原线虫共生细菌的代谢产物

昆虫病原线虫共生细菌寄生于昆虫病原线虫肠道内 ,二者互惠共生。该菌革兰氏染色阴性 ,属肠杆菌科 (Ｅｎｔｅｒｏｂａｃｔｅｒｉａｃｅａｅ) ,包含两个属———嗜线虫致病杆菌属 (Ｘｅｎｏｒｈａｂｄｕｓ)和发光杆菌属 (Ｐｈｏｔｏｒｈａｂｄｕｓ)。其中嗜线虫致病杆菌与斯氏线虫 (Ｓｔｅｉｎｅｒｎｅｍａ)共生 ,发光杆菌与异小杆线虫 (Ｈｅｔｅｒｏｒｈａｄｉｔｉｓ)共生。近几年 ,随着对共生菌研究的逐渐深入 ,发现共生菌能产生许多有应用潜力的代谢产物 ,如杀虫蛋白、抑菌物质、抗癌物质、胞外酶、胞内晶体蛋白、色素及荧光素等。特别是…     

致病杆菌属和光杆状菌属细菌杀虫毒素蛋白

致病杆菌属和光杆状菌属细菌是一类分别与斯氏线虫属和异小杆属线虫共生的昆虫病原细菌 ,属肠杆菌科 ,此类细菌产生的杀虫毒素蛋白是近年来发现的一类高效、杀虫谱广的新型杀虫蛋白。此类毒素蛋白对多种昆虫具有注射和口服毒性 ,在同一菌株中有多个杀虫基因 ,各杀虫蛋白基因之间具有协同毒力效应 ,杀虫蛋白基因在大肠杆菌和植物中表达的毒素蛋白对多种害虫具有口服毒性。     

昆虫病原线虫共生菌杀虫毒素研究进展

对昆虫病原线虫共生菌杀虫毒素的种类、与口服毒性有关的杀虫毒素以及口服毒性与杀虫毒素基因的关系等研究进展进行了综述,并对未来的研究方向提出了作者的见解。     

嗜线虫致病杆菌HB310菌株杀虫蛋白的纯化及活性鉴定

嗜线虫致病杆菌Xenorhabdus nematophila HB310是从河北省土壤中筛选出的一株昆虫病原线虫体内分离纯化获得的共生菌,该菌的发酵液对多种昆虫有较高的杀虫活性。利用85％饱和度的硫酸铵盐析分别获得胞内蛋白提取物和上清液中胞外蛋白提取物,生测结果表明这两种蛋白提取物中都含有胃毒素和血腔毒素。通过制备型非变性凝胶电泳对蛋白提取物进行分离和纯化,得到了3种有杀虫活性的毒素蛋白（毒素Ⅰ、毒素Ⅱ和毒素Ⅲ）,胞内的毒素蛋白与分泌到胞外上清液中的毒素蛋白是同种蛋白。毒素Ⅰ和毒素Ⅱ对棉铃虫初孵幼虫有明显的胃毒活性,但没有血腔毒性;毒素Ⅲ对大蜡螟幼虫有很强的血腔毒性,LD₅₀为0.18 μg/头。SDS-PAGE图谱显示毒素Ⅰ和毒素Ⅱ是由多个多肽组成的复合蛋白,而毒素Ⅲ只分离出一条多肽。毒素Ⅱ在50℃处理10 min,其杀虫活性没有显著变化;70℃处理10 min对毒素Ⅲ杀虫活性没有显著影响。     

嗜线虫致病杆菌血腔毒素Tp40的纯化和特性分析

[目的]嗜线虫致病杆菌是一种昆虫病原线虫共生菌,它能够产生多种杀虫毒素.本研究旨在从嗜线虫致病杆菌Xenorhabdus nematophila HB310菌株的细胞内纯化新的杀虫蛋白毒素,并对其进行基因克隆和序列分析.[方法]应用盐析和制备型非变性凝胶电泳等方法纯化蛋白,再通过对5龄大蜡螟幼虫血腔注射进行活性筛选.对获得的目的蛋白与已知蛋白进行同源分析,克隆出该目的蛋白的基因序列,从而进行相应的基因和氨基酸序列分析.[结果]本研究纯化的Tp40蛋白对大蜡螟LD50为68.54 ng/头,其SDS-PAGE电泳图谱只显示出一条分子量约为42 kDa的多肽.Western印迹分析表明Tp40与已知的Txp40为同源蛋白,并且仅存在于细胞内.编码该蛋白的基因开放读码框全长1107bp(GenBank登录号:EU095326),编码368个氨基酸残基,预测分子量为41.5 kDa,等电点为8.66,与GenBank中的其余13株昆虫病原线虫共生菌所包含的相似基因核苷酸序列及推导的氨基酸序列比较,同源性分别为85%～99%和70%～99%.[结论]Tp40蛋白具有很高的血腔杀虫活性,其基因序列具有较强的保守性,是昆虫病原线虫共生菌复合体杀虫过程中的一种关键因子.     

昆虫病原线虫共生细菌共生性的分子生物学研究进展

嗜线虫致病杆菌属Xenorhabdus和发光杆菌属Photorhabdus细菌隶属肠杆菌科Enterobacteriaceae,对多种害虫致病能力强,分别与斯氏属Steinernema和异小杆属Heterorhabditis昆虫病原线虫互惠共生。该两属共生细菌既存在对昆虫寄主的病原性,又存在与线虫寄主的共生性。共生细菌与其线虫寄主的共生性主要表现以下4方面：（1）细菌产生食物信号诱导滞育不取食的感染期线虫恢复;（2）细菌为线虫生长与繁殖提供营养;（3）细菌能于感染期线虫的肠道定殖与生长;（4）细菌产生杀线虫毒素杀死非共生线虫。本文综述了共生菌以上4方面的共生性及其相关的分子机制。     

昆虫病原线虫的共生细菌

昆虫病原线虫与其共生细菌二者互惠共生 :共生细菌需要昆虫病原线虫作为载体以寄生寄主昆虫并做为自己的营养来源 ,而昆虫病原线则需要依靠共生细菌来杀死昆虫。综述了共生细菌的病原作用、抗菌作用与杀虫作用 ,评述了共生细菌的基因工程进展 ,讨论了昆虫共生细菌在昆虫病原线虫致病性的作用。     

昆虫病原线虫与其共生细菌共生关系的研究进展

昆虫病原斯氏和异小杆线虫与共生细菌的共生关系是这类线虫作为害虫生物防治因子的基础。从线虫共生细菌的信息、营养、抗菌和病原作用,以及线虫对共生细菌的保护和媒介作用综述昆虫病原线虫与其共生细菌的共生关系;描述这一共生关系的影响因子;同时,讨论了未来的研究方向和应用前景。     

动物的共生菌固氮

介绍了共生菌固氮涉及的动物和微生物类群、动物共生菌固氮的性质和机理。应用乙炔还原法和固氮酶基因检测等研究表明,所涉及的动物有7门13纲23目50科99属174种。动物肠道具有丰富的微生境,供不同生理需求的固氮菌生长发育,所蕴含的共生固氮菌类群也十分丰富,涵盖植物共生固氮菌、植物内生固氮菌、植物根际固氮菌、自生固氮菌等生态类型。一般认为动物共生固氮菌来源于环境,其性质属于联合共生固氮。动物共生固氮菌一般与其他共生生物形成复合体,以满足固氮过程中对电子和质子供体、能量供给、固氮酶活性保护以及氨阻遏解除等方面的需求。动物共生菌固氮产物氨的同化也需要多种共生物的协同作用,可能通过谷氨酰胺合成酶/谷氨酸合成酶等途径。总体上,食物氮、非蛋白氮和共生菌固氮相互协调,形成营养和解毒的代谢网络,共同维持动物体内氮素营养的动态平衡,并对未来研究提出展望。     

人体共生菌及其抗菌分子研究进展

随着耐药细菌的出现和广泛传播,开发新型抗菌药迫在眉睫。分布在人体不同部位的共生菌能够产生多种抗菌分子以抑制病原菌的定植和感染。人体共生菌的抗菌分子为研发全新结构和作用机制的药物提供了潜在的资源宝库,随着生物信息学、合成生物学、基因组学等组学技术的进一步发展,对人体共生菌抗菌分子的挖掘也会更加深入,为解决耐药问题提供了有效的途径。文中回顾了目前所发现的人体共生菌产生的抗菌分子,并介绍了几种用于挖掘人体共生菌这一天然抗菌药物的资源宝库的方法。随着现代生物工程技术的发展,人体共生菌的抗菌分子将会得到更加全面、系统的探索和应用。     

棉田绿盲蝽微生物多样性研究

昆虫在长期的进化过程中与其体内微生物形成了互利共生的关系,共生微生物参与调节寄主的多种生命活动,例如生殖、代谢等。在黄河流域棉区绿盲蝽Apolygus lucorum是棉花的主要害虫之一。为明确绿盲蝽体内共生菌的种类与群落结构,通过HiSeq平台对棉田绿盲蝽体内共生菌的16S rRNA基因V3～V4区进行高通量测序,分析绿盲蝽体内共生菌的种类与多样性。结果显示,变形菌门Proteobacteria(89.18%)、放线菌门Actinobacteria(2.99%)、厚壁菌门Firmicutes(2.48%)为绿盲蝽的3个优势菌门。在属水平上立克次氏体Rickettsia(32.86%)、欧文氏菌属Erwinia(20.21%)为优势菌群。本文初步明确了绿盲蝽体内微生物群落的组成和动态变化,为进一步研究绿盲蝽与共生菌的相互作用提供了基础,为今后从共生菌出发防治绿盲蝽提供新思路。     

Diversity of endophytic bacteria within nodules of the Sphaerophysa salsula in different regions of Loess Plateau in China

A total of 115 endophytic bacteria were isolated from root nodules of the wild legume Sphaerophysa salsula grown in two ecological regions of Loess Plateau in China. The genetic diversity and phylogeny of the strains were revealed by restriction fragment length polymorphism and sequencing of 16S rRNA gene and enterobacterial repetitive intergenic consensus-PCR. Their symbiotic capacity was checked by nodulation tests and analysis of nifH gene sequence. This is the first systematic study on endophytic bacteria associated with S. salsula root nodules. Fifty of the strains found were symbiotic bacteria belonging to eight putative species in the genera Mesorhizobium, Rhizobium and Sinorhizobium, harboring similar nifH genes; Mesorhizobium gobiense was the main group and 65 strains were nonsymbiotic bacteria related to 17 species in the genera Paracoccus, Sphingomonas, Inquilinus, Pseudomonas, Serratia, Mycobacterium, Nocardia, Streptomyces, Paenibacillus, Brevibacillus, Staphylococcus, Lysinibacillus and Bacillus, which were universally coexistent with symbiotic bacteria in the nodules. Differing from other similar studies, the present study is the first time that symbiotic and nonsymbiotic bacteria have been simultaneously isolated from the same root nodules, offering the possibility to accurately reveal the correlation between these two kinds of bacteria. These results provide valuable information about the interactions among the symbiotic bacteria, nonsymbiotic bacteria and their habitats.     

Carbohydrate specificity of lectins from luminescent bacteria

The presence of lectins on a cell surface was demonstrated for 70 cultures of luminescent bacteria using hemagglutination reactions. It was shown that hemagglutination of luminescent bacteria is inhibited by glucose, maltose, fructose, mannose, and N-acetyl-D-glucosamine. The differences in the inhibition of hemagglutination of luminescent and nonluminescent (spontaneous mutants) symbiotic cultures by N-acetyl-D-galactosamine were revealed. The fact that N-acetyl-D-galactosamine inhibits hemagglutination of the luminescent symbiotic bacteria but does not inhibit hemagglutination of the symbiotic cultures lacking luminescence suggests that lectins with N-acetyl-D-galactosamine specificity are possibly involved in the formation and functioning of the symbiosis of luminescent bacteria with marine animals possessing luminous organs.     

果蝇肠道共生菌对宿主作用的研究进展

肠道共生菌是动物体内的重要组成部分,在宿主的生长发育和健康等方面发挥着重要作用,近年来已成为国内外的研究热点。果蝇作为研究肠道微生物菌群功能的优秀模型,在肠道共生菌与宿主关系研究方面已取得许多重要进展。在本文中,我们首先对果蝇肠道微生物的组成和特征作了总结,然后对果蝇肠道共生菌在其生长发育、营养与代谢、行为反应、寿命以及免疫与疾病方面的作用进行了综述,以期为研究人类肠道共生菌功能和肠道健康提供一定理论依据和新的思路。     

七种我国昆虫病原线虫共生菌的分离与鉴定

昆虫病原线虫共生菌是一类具有广阔发展前景的生物防治资源,由于这类菌的分类鉴定工作起步晚,存在分类混乱和不系统的现象,在本土资源十分丰富的我国尤为突出.本文对本实验室分离的7个共生菌菌株进行了分类描述,建立了以生理形态,生化特征为分类基础,结合16 SrDNA序列分析的有效鉴定方法.     

七种我国昆虫病原线虫共生菌的分离与鉴定

昆虫病原线虫共生菌是一类具有广阔发展前景的生物防治资源, 由于这类菌的分类鉴定工作起步晚, 存在分类混乱和不系统的现象, 在本土资源十分丰富的我国尤为突出。本文对本实验室分离的7个共生菌菌株进行了分类描述, 建立了以生理形态, 生化特征为分类基础, 结合16S rDNA序列分析的有效鉴定方法。     

昆虫共生细菌研究进展

昆虫体内定殖着大量微生物,经过漫长协同进化,昆虫与这些微生物构建了共生体系,这些昆虫共生微生物参与整个生态过程,对于生态系统中物质转化与交换、能量流动与利用、信息传递与调控等均发挥着重要作用。昆虫共生细菌具有丰富的物种多样性;昆虫与其共生细菌之间通过化学机制、生理机制、生态学机制和遗传学机制构建复杂的共生体系;昆虫为细菌提供稳定的生境并共享特定的代谢途径,共生细菌则协助宿主营养代谢,提供食物中缺乏的养分,促进昆虫生长和繁殖;通过分泌抗菌肽、毒素等,细菌能增强昆虫对寄生物的防御能力和抗病性,并通过调节昆虫对非生物因子的抗逆性和耐药性,扩大昆虫的生态位。昆虫共生细菌在农林牧渔业可持续安全生产与医药研发等领域具有应用潜力和广阔的发展前景。     

Genetic and symbiotic diversity of nitrogen-fixing bacteria isolated from agricultural soils in the Western Amazon by using cowpea as the trap plant

Cowpea is a legume of great agronomic importance that establishes symbiotic relationships with nitrogen-fixing bacteria. However, little is known about the genetic and symbiotic diversity of these bacteria in distinct ecosystems. Our study evaluated the genetic diversity and symbiotic efficiencies of 119 bacterial strains isolated from agriculture soils in the western Amazon using cowpea as a trap plant. These strains were clustered into 11 cultural groups according to growth rate and pH. The 57 nonnodulating strains were predominantly fast growing and acidifying, indicating a high incidence of endophytic strains in the nodules. The other 62 strains, authenticated as nodulating bacteria, exhibited various symbiotic efficiencies, with 68% of strains promoting a significant increase in shoot dry matter of cowpea compared with the control with no inoculation and low levels of mineral nitrogen. Fifty genotypes with 70% similarity and 21 genotypes with 30% similarity were obtained through repetitive DNA sequence (BOX element)-based PCR (BOX-PCR) clustering. The 16S rRNA gene sequencing of strains representative of BOX-PCR clusters showed a predominance of bacteria from the genus Bradyrhizobium but with high species diversity. Rhizobium, Burkholderia, and Achromobacter species were also identified. These results support observations of cowpea promiscuity and demonstrate the high symbiotic and genetic diversity of rhizobia species in areas under cultivation in the western Amazon.