生物行为变化研究的新模式——工蜂

蜜蜂群体由1只蜂王、几百只雄蜂和数千只工蜂组成,工蜂数量巨大,除蜂王和雄蜂共同完成生殖任务,巢内外活动均由工蜂完成,其行为呈现多样性。工蜂发育经过卵、幼虫、蛹、成虫4个阶段,其活动范围由温度、湿度相对稳定的巢内环境发展到复杂的巢外自然环境。随发育阶段和生活环境的变化,工蜂的生理、行为等方面也发生相应变化,这种变化为综合研究生物行为的分子机理提供了可能。又因工蜂数量多、体积较大易于观察、标记、饲养管理简单,而且目前对其形态、发育、生理、分子生物学、神经、社会生态等各方面的研究比较充分,所以工蜂成为研究生物体行为变化、发育机理和个体与群体关系的理想模式生物。该文介绍工蜂活动由巢内发展到巢外时出现的一系列变化以及部分变化的机制,主要包括行为的变化、激素的分泌、代谢活动、飞行能力、神经系统等。     

芽胞外壁基质组成蛋白的编码基因启动子PexsY指导的cry1Ac基因表达

【目的】利用非cry基因启动子PexsY(芽胞外壁基质组成蛋白编码基因启动子)表达Cry1Ac晶体蛋白,发现可用于cry基因表达的新元件,为高效工程菌的构建奠定基础。【方法】采用启动子融合lacZ技术,通过β-半乳糖苷酶活性分析了PexsY启动子和截短的PexsY启动子的转录活性;利用该启动子在苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)HD73菌株中表达了cry1Ac基因,通过透射电子显微镜观察晶体形态;蛋白定量、SDS-PAGE比较蛋白产量;生物活性测定进行功能验证。【结果】PexsY启动子在芽胞晚期转录活性很高,透射电镜观察到利用该启动子表达的cry1Ac基因形成了菱形晶体,SDS-PAGE分析可以检测到133kDa的Cry1Ac蛋白,且与cry3A启动子指导表达的蛋白产量相近,少于cry8E启动子指导表达的蛋白产量;生物活性测定表明PexsY指导表达Cry1Ac蛋白对玉米螟(Ostrinia furnacalis)具有杀虫活性。【结论】在Bt无晶体突变体中,非cry基因启动子PexsY可以正常表达133kDa的Cry1Ac蛋白,并形成晶体,具有在芽胞形成晚期表达cry基因的能力,该类启动子将在Bt工程菌构建中发挥重要作用。     

SigmaK和GerE对芽胞外壁基质结构基因exsB的转录调控

[目的]明确SigmaK和GerE对苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)芽胞外壁(exosporium)基质结构基因exsB的转录调控.[方法]序列比较蜡样芽胞杆菌群exsB及启动区序列,利用启动子融合lacZ技术检测exsB启动子的转录活性;通过凝胶阻滞方法检测GerE与exsB启动子的结合.[结果]在蜡样芽胞杆菌群中,exsB及其启动区具有较高的相似性,exsB启动子在芽胞形成期的晚期大量转录;sigK和gerE的突变影响了exsB启动子的转录活性,凝胶阻滞结果显示GerE蛋白与exsB启动子可以结合.[结论]本研究证明exsB在芽胞形成晚期受到SigmaK转录调控,并直接受到GerE的正调控.     

苏云金芽胞杆菌clpP基因缺失对碱刺激敏感性的影响

[目的]比较苏云金芽胞杆菌与枯草芽胞杆菌在碱性培养条件下生长情况,明确clpp基因在碱刺激条件下的作用.[方法]采用同源重组技术敲除苏云金芽胞杆菌HD73菌株clpP基因,通过在不同pH下生长曲线的测定明确了clpP基因缺失突变体对碱性环境的敏感性,测定clpp基因的缺失对芽胞形成率、芽胞萌发效率和盐胁迫的影响.[结果]苏云金芽胞杆菌在碱刺激后,当培养基pH值为8.9-9.1时可以恢复生长,而枯草芽胞杆菌在pH值为8.2-8.4时可以恢复生长,说明苏云金芽胞杆菌对碱性环境适应能力更强,这有助于作为病原菌的Bt适应昆虫中肠的碱性环境.clpp基因缺失对芽胞形成率和萌发效率没有明显的影响.在将培养基中NaOH终浓度调节至30 mmol/L NaOH时,clpp基因缺失突变体的生长较出发菌株慢.说明ClpP在苏云金芽胞杆菌对碱性环境的适应过程中具有重要作用.     

cry8E启动子指导的非晶体蛋白GabR在苏云金芽胞杆菌HD73菌株中的表达

【目的】利用cry8E基因启动子指导的高效表达载体pHT315-8E21b,构建一个能够在苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)中正确表达非晶体蛋白GabR的重组菌株。【方法】将苏云金芽胞杆菌中的功能基因gabR装载到cry8E基因启动子指导的高效表达载体pHT315-8E21b上,转入到HD73-无晶体突变株后获得重组菌株HD-8E-gabR。通过SDS-PAGE和凝胶阻滞等方法对GabR蛋白的表达和功能进行分析。【结果】通过SDS-PAGE及蛋白定量等方法首次证明了在Bt表达体系中cry8E基因启动子指导的高效表达载体能够表达非晶体蛋白GabR,且通过碱裂解的方法可以提高GabR蛋白在Bt系统中的溶解性。进一步凝胶阻滞试验证明GabR能与其调控启动子PgabT结合。【结论】证明了cry8E基因启动子指导的Bt表达系统具有大量表达非晶体类蛋白的能力。     

两种新型培养细胞数量检测技术的探索

将SRB比色法和结晶紫比色法与MTT比色法与MTT比色法在96孔板培养HeLa细胞的数量及活力测量精确度和操作方法上进行了对比。试验结果显示：SRB比色法和结晶紫比色法的最佳检测波长均为490nm。最佳染液浓度分别为0.4%和0.25%。SRB比色法的检测精确度略逊于MTT法，结晶紫比色法与MTT法无显著差异。另外，此两种检测方法的操作过程更为简便，所需时间也较短，可在一定范围内取代MTT比色法。