双价杀虫蛋白基因在荧光假单胞菌中的表达及增效

利用广宿主质粒载体pJMS6αlac将苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)杀虫晶体蛋白基因cry1Ac和cry2Aa基因分别及一起进行克隆,将重组质粒导入能在多种作物上定殖、对植物病菌有良好抑菌和防治作用的荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)P303菌株,分别得到工程菌株IPP101、IPP201和IPP202。PCRRFLP和Southern blot检测均证明目的基因已经导入了工程菌。SDSPAGE电泳显示工程菌中存在明显的Cry1Ac蛋白带;透射电镜观察发现含cry1Ac基因的两个菌株IPP101和IPP202中杀虫蛋白形成了典型的菱形晶体和蛋白包含体,而在野生P303菌株中均无这些结构。这些结果说明,工程菌中cry1Ac基因得到了很好表达。室内杀虫试验表明：工程菌对棉铃虫初孵幼虫的致死中浓度(LC50),只含cry1Ac的IPP101为000812mL/g饲料,只含cry2Aa的IPP201为002604mL/g饲料,含双基因的IPP202为000186mL/g饲料;HD73为000170mL/g饲料。cry1Ac和cry2Aa双基因表达产物具有显著增效作用,共毒系数达3328。     

苏云金芽孢杆菌分子伴侣串联基因p19-p29的克隆和表达载体的构建

根据已知序列设计一对PCR引物(ORF5S,ORF3N),可从cry2Aa或cry2Ac操纵子中扩增出包含串联分子伴侣基因p19p29的DNA片段,预期大小分别为16kb和20kb。对150株苏云金芽孢杆菌菌株进行PCR检测,从26株中获得了大小为16kb的扩增片段,但未获得20kb的片段。这表明cry2Aa型操纵子p19p29基因存在较广泛,而cry2Ac型较罕见。将来自Y2菌株的16kb片段回收,通过一系列亚克隆,最终构建成一个含有p19p29串联基因的Bt表达载体,为进一步研究p19p29串联基因的功能奠定了基础。     

苏云金芽孢杆菌4.0718菌株的杀虫晶体蛋白基因分析

根据苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)cry1、cry2和cry3型基因的保守区分别设计了3对通用引物Un1(d)/Un1?、Un2(d)/Un2?和Un3(d)/Un3?,以Bt4.0718菌株质粒DNA为模板进行PCR扩增,通过扩增产物片段的分子量大小来确定该菌株所含有的杀虫晶体蛋白基因类型。随后根据上述3类cry基因的高变区设计特异引物再次进行PCR鉴定。结果表明:Bt4.0718菌株含有cry1Aa、cry1Ab、cry1Ac、cry1Cb、cry2Ac和新基因cry4.5等6种基因类型。这一结果为利用该菌株构建高效广谱杀虫工程菌提供了客观依据。     

31株苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因型鉴定及表达产物研究

利用已建立的苏云金芽孢杆菌cry基因的PCRRFLP鉴定体系,鉴定了31株Bt菌株的cry基因类型,并进行了SDSPAGE分析和杀虫生物活性测定。研究表明：25株含cry1基因,表达蛋白130～150kD;其中16株含有对鞘翅目和鳞翅目害虫皆有活性的cry1I基因,其表达蛋白为81kD;15株同时含有cry1和cry2基因(13株表达蛋白约为60kD);10株含有未知待定基因;6株不含所鉴定的cry基因(其中2株有表达产物)。室内生物测定表明：cry1、cry2基因表达的菌株对鳞翅目害虫具有高杀虫活性,7株对舞毒蛾和膜翅目——杨叶蜂幼虫具有较高杀虫活性;含有cry1Aa\,cry1Ac\,cry2或cry1Ab\,cry1Ac\,cry2基因组合的菌株对棉铃虫幼虫均显示杀虫活性,其中6、12、30号菌株毒力最强。不含上述cry基因的菌株均无杀虫活性。以上结果证明,通过cry基因类型鉴定和表达产物的SDSPAGE分析可以预测菌株的杀虫活性。     

苏云金芽胞杆菌cryⅡ基因的克隆和表达

分离的苏云金芽胞杆菌(Bacillus-thuringiensis)YBT-791对鳞翅目小菜蛾(Plutellaxylostella)有毒力,将其质粒DNA提纯,经HindⅢ酶切后与杀虫晶体蛋白cryⅡ基因探针杂交,显示出分子量分别为5kb和9．4kb两条DNA阳性片段。把5kb的DNA阳性片段克隆到pUCl8的HindⅢ位点上并转化大肠杆菌TGl,经酶切和杂交检测,证明斑点杂交阳性克隆子中含有5kb的cryI片段。把这个含cryⅡ基因的5kbHindⅢ片段进行亚克隆,将4kb的BamHI－Pstl酶切片段插入穿梭载体pXl61中,并用电脉冲法克隆于苏云金杆菌不产伴胞晶体的突变株中,得到产生单一cry Ⅱ基因编码的杀虫晶体蛋白的克隆菌株M一5。经电镜观察,该克隆菌株能形成出发菌YBT－791多种形态伴胞晶体中的一种方形伴胞晶体;经免疫双扩试验,它只能与Cry Ⅱ晶体蛋白抗血清形成沉淀线;经SDS—PAGE电泳,克隆菌的伴胞晶体只含有一种65kDa的晶体蛋白。生物测定结果表明它既对鳞翅目小菜蛾(Piutella xylostella)有毒性,又对双翅目致倦库蚊(Culex quinquefasciatus)有毒性。     

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。     

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因cry1Ab16的克隆及表达

通过对已知cry1类基因以及已发表的cry1Ab的序列进行分析,分别设计了引物P1、P2、P3和P4,首次从无晶体的芽胞杆菌AC11中扩增到一个苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白（Insecticidal crystal protein, ICP）cry1Ab类基因。测序结果显示该基因与已知的cry1Ab1基因有8个核苷酸不同,编码的蛋白有7个氨基酸差异。此基因已登录GenBank,并命名为新亚型基因cry1Ab16 (Ac. NO. AF375608)。Southern杂交结果进一步证实该基因存在于菌体的质粒上。将cry1Ab16基因克隆到Escherichia coli表达载体pQE30上并转化E. coli M15。Western印迹分析表明,E. coli M15表达了130 kD的Cry1Ab16蛋白,但此蛋白不稳定,大部分降解成65 kD的蛋白。将表达Cry1Ab16 蛋白的大肠杆菌用涂布法对三龄小菜蛾（Plutella xylostella）毒力测定,其LC50为258.3mg/L;对其他夜蛾科害虫的生长发育也有明显的抑制作用。     

苏云金芽孢杆菌cry1基因在荧光假单胞菌Pfx-18中的表达特性

用DIG标记的cry1Aa基因EcoRI-F片段的RNA探针,对筛选的鳞翅目高毒力菌株的质粒进行Southern分析,将cry基因定位在39．3MD质粒上。该质粒经HindⅢ酶解,用同样探针进行杂交,呈现6．5kb和7．1kb两条阳性带,其中7．1kb片段的杂交强度明显高于6．5kb片段。将7．1kb片段与多寄主质粒pSUP106连接,转化荧光假单胞菌Pfx－18,获得克隆子LZP-1。克隆基因用PCR鉴定,显示典型的cry1Ab谱带。经SDS-PAGE分析,克隆株表达66kD杀虫晶体蛋白和一些小分子多肽。其发酵液稀释1000倍对三龄小菜蛾幼虫的致死率为33％。     

苏云金芽胞杆菌鲇泽亚种HD-133cry1D的表达调控

利用PCR扩增基因cry1D启动子及上游区片段,在测序的基础上构建含cry1DlacZ融合基因穿梭质粒,导入不同遗传背景的苏云金芽胞杆菌菌株中,并以cry1AblacZ融合基因为对照测定β半乳糖苷酶活性,检测启动子上游区的作用。结果表明,cry1DlacZ和cry1AblacZ融合基因在不同遗传背景的菌株中表达完全不同,也许一些宿主专一性的因子参与了转录调控;而在同一菌株中Ccry1DlacZ和cry1AblacZ的表达差异是由于上游区的不同以及竞争有限的σ因子所致。利用PCR定点诱变技术突变其SD序列GGGGA为GGAGG后,cry1DlacZ融合基因的表达提高了1.0～1.6倍。表明GGAGG是苏云金芽胞杆菌合适的SD序列,也揭示了不合适的SD序列是cry1D表达量低的原因之一。     

苏云金芽胞杆菌4.0718菌株中杀虫晶体蛋白基因的定位及鉴定

[目的]对苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)4.0718菌株中的杀虫晶体蛋白基因(insecticidal crystal protein gene,简称cry基因)进行定位和鉴定,系统分析高毒力Bt4.0718菌株的杀虫基因背景.[方法]采用脉冲电泳(PFGE)分离Bt 4.0718菌株的基因组DNA,确定该菌株的PFGE图谱和质粒图谱;采用Southern杂交分析该菌株中cry基因的定位,并使用PCR及PCR产物限制性片段长度多态性分析(PCR-RFLP)方法鉴定该菌株染色体和质粒上含有的cry基因类型.[结果]确定了Bt 4.0718菌株的PFGE图谱和质粒图潜,鉴定到Bt4.0718菌株的染色体和质粒上均定位有cry基因,且分别包含crylAa、crylAc、cry2Aa和cry2Ab 4种基因成分.但染色体上含有的cry基因可能不如质粒上含有的cry基因具有完整的开放阅渎框.[结论]首次在Bt 4.0718菌株的染色体上发现有丰富的cry基因,且与质粒上含有的cry基因类型一致.     

杀虫防病基因工程枯草芽孢杆菌的构建

分别以枯草芽孢杆菌大肠杆菌穿梭质粒pHB201和pRP22为载体,通过感受态转化方法,将Bt-HD-1杀虫蛋白基因cry1Ac导入了水稻纹枯病生防菌株枯草芽孢杆菌B916。工程菌株质粒酶切电泳分析、Southern印迹分析和杀虫生物活性测定结果证实了cry1Ac基因的导入及其在B916中的有效表达。抑菌测定证明工程菌株保持了原野生型菌株良好的抑菌活性。质粒稳定性分析表明以载体pRP22构建的工程菌株Bs2249具有良好的稳定性,而以载体pBH201构建的工程菌株Bs2014则不稳定。此外,实验还证实Bt基因的导入与表达对B916的生长没有不良影响。     

苏云金芽孢杆菌cry1Ab13基因的克隆及表达研究

BtC0 0 5是我国自行分离的对多种害虫具有毒杀作用的苏云金芽孢杆菌 ,经PCR RFLP系统鉴定 ,它含有cry1Ab基因。Southernblot结果显示 :PstI酶切C0 0 5质粒所得的 8 5kb长的DNA片段为cry1Ab基因的阳性杂交带。以pUCP1 9为载体 ,克隆了该片段并证明其含有cry1Ab基因。对其进行亚克隆和测序 ,结果表明该基因编码区为 3 4 6 8bp ,其编码的蛋白含1 1 5 5个氨基酸 ,分子量为 1 3 0 6kD ,等电点为pH4 845。该基因已在GenBank基因库中注册 ,Accessionnumber为AF2 5 4 6 4 0 ,并为国际Bt杀虫晶体蛋白基因命名委员会正式命名为cry1Ab1 3。将cry1Ab1 3基因在Bt无晶体突变株cryB- 中表达 ,蛋白质电泳结果表明在 1 3 0kD处有表达带 ,并证明CryAb对小菜蛾有较高的杀虫活性。     

苏云金芽胞杆菌营养期杀虫蛋白基因的克隆及表达分析

选择本实验室分离的苏云金芽胞杆菌李氏亚种 (subsp. Leesis) 菌株YBT833、鲇泽亚种(subsp.Aizawai) 菌株YBT-1416和库斯塔克亚种(subsp. Kurstaki)菌株YBT1535为出发菌株,以营养期杀虫蛋白基因PCR扩增的特异片段为探针,进行总DNA酶切片段的Southern杂交定位。结果显示3株菌株的营养期杀虫蛋白基因,均位于经XbaI完全消化的4～5kb大小的DNA 片段上。将该区域DNA片段回收后克隆到pUC19载体,建立了3个较基因组文库小的亚基因组文库。通过菌落原位杂交筛选和酶切鉴定分别得到3个相应的营养期杀虫蛋白基因vip83、vip14和vip15,并对其测序。DNA序列比较发现基因vip83与已知营养期杀虫蛋白基因存在5个差异碱基。将vip83、vip14基因亚克隆到苏云金芽胞杆菌大肠杆菌穿梭载体pHT315, 分别得到重组质粒pBMB8901和pBMB8902。将它们电转化到vip^-的B.t.受体菌BMB171和4Q7,获得了相应的工程菌BMB8901-171,BMB8902-171,BMB8901-4Q7和BMB8902-4Q7。SDS-PAGE电泳检测均有88kD大小的蛋白表达。生物测定结果亦表明了,营养期杀虫蛋白Vip83和Vip14对鳞翅目棉铃虫、小菜蛾和甜菜夜蛾的三龄幼虫均有一定的杀虫活性;其中对小菜蛾的毒力最高,LC₅₀值分别为28.6,31.6,45.4和37.6μL/mL。该结果为构建高效广谱工程菌提供了实际材料和理论依据。      

四川盆地生态区苏云金芽胞杆菌cry基因的鉴定及新型模式cry基因的克隆

[目的]为了明确四川盆地生态区土壤中苏云金芽胞杆菌cry,基因资源情况,进一步克隆出新型的杀虫晶体蛋白基因.[方法]本研究主要通过菌株晶体形状的光学显微镜及扫描电镜观察、PCR-RFLP技术鉴定cry基因型法、杀虫晶体蛋白的SDS-PAGE分析和菌株生物活性测定等方法对此地区菌株进行研究.[结果]从四川盆地不同生态区采集2650份土壤样品中分离了791株苏云金芽胞杆菌.PCR-RFLP鉴定结果表明:此地区的苏云金芽胞杆菌主要含有cry1,cry2,cry3,cry4/10,cry9,cry30和cry40等7种cry,基因类型;含cry1基因的菌株最丰富,共有21种不同cry1型基因组合;从中发现了新型模式基因,并采用Tail-PCR技术获得了其中3个基因的全长序列,被国际苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因命名委员会命名为cry54Aa1、cry30Fa1和cry30Ga1.通过生物活性测定,发现对鳞翅目和双翅目害虫具毒力的菌株.未鉴定出基因型的80个菌株的伴胞晶体SDS-PAGE分析表明:这些菌株均有40～130 kDa蛋白表达,极有可能含新型的杀虫蛋白基因.[结论]研究结果充分体现了四川盆地生态区苏云金芽胞杆菌资源的多样性及特殊性,所蕴含的杀虫蛋白基因在农业生产上具有重要意义和应用前景.     

土壤中对甲虫有活性苏云金芽胞杆菌的筛选

近几年来,甲虫已成为十字花科蔬菜的头号害虫。本文采集了湖北省各地区192份土壤样品,分离到苏云金芽胞杆菌(简称Bt)菌株74株,以甲虫代表——黄粉虫为靶标昆虫筛选了15株典型Bt,得到一株对甲虫有活性的Bt L1;生物测定该菌的半致死浓度(LC50)为221.20μg·g-1;聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)显示L1至少具有3个杀虫晶体蛋白;PCR扩增杀虫晶体蛋白基因,测序发现Bt L1中含有cry1Ac,cry1Aa,cry1Ia基因,推测Bt L1中对甲虫活性的杀虫晶体蛋白基因为cry1Ia。     

苏云金芽胞杆菌标记重组菌株的构建与杀虫基因水平转移

利用SOE法将构建的绿色荧光蛋白基因gfp和苏云金芽胞杆菌的杀虫晶体蛋白基因cry1Ac10的嵌合基因克隆到穿梭载体pAD4412上获得重组质粒pBMBZGC10,再通过电转化法导入苏云金芽胞杆菌无质粒突变株CryB中获得重组菌株CryB(pBMBZGC10).将重组菌株CryB(pBMBZGC10)的发酵液按30、60和90 ml共3个浓度梯度,菌数约为10.7～10.8·ml^-1,分次喷洒供试植株小白菜、蕹菜和番茄,结果表明,cry1Ac10基因没有向供试土壤细菌、真菌和放线菌转移,也未在供试植物根、茎和叶中检测到该基因.     

鞘氨醇单胞菌PY3菲降解基因的克隆及序列分析

将菲降解菌鞘氨醇单胞菌(Sphingomanas sp.)PY3的DNA片段与pUC119质粒连接后,转化大肠杆菌JM109,经筛选得到两个质粒,分别命名为pUp1(带有23kb外源DNA片段)和pUp2(带有39kb外源DNA片段)。pUp 1的DNA含有2个ORF。ORF 1由275个氨基酸组成,与恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)F1的甲苯水解酶及菌株Pseudomonas CF600的甲苯水解酶在氨基酸水平上有47%的同源性。ORF 2由327个氨基酸组成,与嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)的邻苯二酚双加氧酶(phe B)及紫红红球菌(Rhodococcus rhodochrous)CTM的邻苯二酚双加氧酶(C23O)在氨基酸水平上分别有57%和44%的同源性。     

苏云金芽孢杆菌沉默基因cry2Ab3在大肠杆菌中表达及杀虫活性研究

对苏云金芽孢杆菌C002菌株cry2Ab基因阳性克隆pHT3152Ab进行亚克隆和序列测定,在CenBank注册后经国际Bt杀虫蛋白基因委员会正式命名为cry2Ab3。序列分析表明该基因含有芽孢杆菌特异的RBS序列,但没有功能性启动子,为沉默基因。根据大肠杆菌T7表达载体pET21b克隆位点和cry2Ab3开放阅读框架(ORF)两端序列,设计合成一对特异引物L2ab5和L2ab3,高保真PCR扩增获得cry2Ab3完整ORF,经酶切、连接构建了重组表达质粒pET2Ab3。表达质粒导入大肠杆菌BL21(DE3),IPTG诱导后,SDSPAGE电泳证实了cry2Ab3的表达。生物测定显示诱导培养物对棉铃虫初孵幼虫和小菜蛾二龄幼虫具有杀虫活性,能明显抑制二化螟二龄幼虫生长,但对甜菜夜蛾和玉米螟没有明显活性。进一步提取Cry2Ab3蛋白,生测结果表明其对棉铃虫LC50为32.55μg/g。     

苏云金芽孢杆菌以色列亚种130kd杀蚊蛋白基因的克隆与鉴定

以人工合成的130kd杀虫蛋白基因的18—base序列为探针,通过SoutherD分子杂交,验证了在Bacillus thuringiensis var.israelensis 4Q5菌株75Md质粒上含有130kd杀蚊蛋白基因,并且证明了提纯的晶体蛋白具有杀蚊幼虫活性。对该质粒进行HindIII完全酶切,以pUCl8为载体,以E．Coli TG1为受体,得到四个与探针有强杂交信号的阳性克隆,其中两个(pFH2,PFH4)含有5．2kb HindIII插入片段,包含第一类130kd杀蚊蛋白基因;另两个(pFHI,pFH3)含有2．3kb HindIII插入片段,包含第二类13 0kd杀蚊蛋白基因的3'部分。pFH2和pFH4中,第一类130kd杀蚊基因的插入方位不同。