苏云金芽胞杆菌LM1212菌株和突变株的全基因组序列比较分析

【背景】LM1212菌株是昆虫病原菌苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)中的一员,其芽胞和晶体分别产生于芽胞形成细胞和晶体产生细胞中,具有独特的细胞分化表型。与野生株LM1212相比,突变株LM1212-DB芽胞细胞比例明显降低并产生更高比例的晶体产生细胞,这使得LM1212-DB菌株成为研究晶体产生细胞形成机制和提高菌株杀虫活性的绝佳实验材料。【目的】比较LM1212菌株和LM1212-DB菌株的基因组差异,以便于揭示导致这两个菌株表型差异的原因。【方法】利用单分子测序技术(single molecular real-time,SMRT)和Pacbio RS II测序平台对两个菌株进行全基因组测序,对染色体和质粒、双组分信号系统和插入序列等进行差异分析,并构建表型特性相关基因的系统发育树。【结果】基因组分析发现,LM1212和LM1212-DB菌株均含有丰富的插入序列和双组分信号系统,暗示两个菌株极易发生基因重排且具有较强的环境适应性。与LM1212菌株相比,突变株LM1212-DB中发生了染色体和质粒片段缺失、质粒重排、质粒拷贝数变异。进一步分析缺失基因的功能发现,一些环境胁迫响应基因(如sigB)和芽胞形成相关基因(如abrB)等缺失;通过分析质粒拷贝数变异发现,具有增加晶体细胞比例功能的转录因子CpcR所在质粒的拷贝数增加1个,同时对CpcR的进化分析发现,与其亲缘关系最近的基因的从属菌株也产生与LM1212菌株相似的细胞分化表型。这些重要功能基因的缺失和拷贝数变异可能是导致两个菌株表型差异的原因。此外,突变株LM1212-DB缺失I型限制-修饰系统,这使得突变株LM1212-DB与野生菌株LM1212相比具有更好的外源DNA兼容性。【结论】突变株LM1212-DB染色体和质粒的结构变异可能是导致与野生株LM1212表型差异的潜在原因,这将为研究LM1212菌株的晶体细胞分化机制提供指导方向。     

体重、环境温度和相对湿度对大胡蜂蜂王越冬的影响

大胡蜂〔Vespa magnifica （Smith）〕作为我国重要的生物防治昆虫、药用昆虫和食用昆虫,近年来在云南、四川等地已实现人工养殖,在农林害虫控制和乡村振兴方面发挥重要作用。目前存在的主要问题是蜂王越冬存活率和冬眠率较低。本文就蜂王体重、环境温度和相对湿度对大胡蜂蜂王越冬存活率与冬眠率的影响进行了研究。结果显示：蜂王体重≥2.6 g组的存活率和冬眠率分别为93.3%和86.7%,随着蜂王体重下降,蜂王的存活率和冬眠率均降低;温度10.5 ℃组的存活率和冬眠率分别为93.3%和80%,温度高于和低于10.5 ℃组的存活率和冬眠率均降低;相对湿度90%和75%组的存活率和冬眠率分别为93.3%和80%,随着相对湿度降低,蜂王的存活率和冬眠率均降低。结果表明蜂王体重≥2.6 g、温度10.5 ℃和相对湿度90%为蜂王越冬的最适条件。本研究结果为大胡蜂人工养殖提供了重要的基础数据。