苏云金芽胞杆菌Rpp39杀虫晶体蛋白基因的鉴定及cry2Aa12基因的克隆表达

[目的]本研究的目的是分析从四川生态条件下分离的苏云金芽胞杆菌Rpp39菌株的特性,从分子水平上揭示该菌株对鳞翅目高毒力的原因;进一步从中分离克隆cry2Aa基因,并对其进行初步的表达研究.[方法]本研究主要采用扫描电镜观察、PCR-RFLP鉴定法和SDS-PAGE分析法研究菌株的特性;采用PCR直接克隆法克隆cry2Aa全长基因,并亚克隆到原核表达载体pET-30a中,构建重组表达质粒pET-2Aa,再转入受体菌E.coli.BL21(DE3)中进行诱导表达;采用室内生物测定法测定表达产物对小菜蛾和水稻二化螟的毒力.[结果]经扫描电镜观察菌株Rpp39主要产生菱形、方形和圆形3种伴胞晶体;SDS-PAGE分析表明主要产生130 kDa和60 kDa左右2种蛋白;经PCR-RFLP鉴定,该菌株含有cry1Aa、cry1Ab、cry1Ac、cry1Ia和cry2Aa五类杀虫晶体蛋白基因;1种cry2Aa类杀虫晶体蛋白全长基因被克隆,序列分析显示该基因的开放阅读框(ORF)为1902 bps,编码由634个氨基酸组成的蛋白质,氨基酸序列与Cry2Aa1蛋白同源性为99.7%,被国际Bt杀虫晶体蛋白基因命名委员会命名为cry2Aa12.重组表达质粒pET-2Aa在E.coli BL21(DE3)中,经IPTG诱导能正常表达,SDS-PAGE电泳验证含有65 kDa表达蛋白.生物活性测定表明表达的包涵体蛋白对小菜蛾和二化螟具有杀虫活性,LC50分别为5.4 μg/mL和22.3μg/mL.[结论]菌株Rpp39及从中分离克隆的cry2Aa12基因来自四川生态条件,丰富了菌株及基因的资源,在资源积累方面具有重要意义.     

水稻优势内生细菌鉴定、定位与重组研究

对水稻品种D优527体内筛选到的优势细菌SR－15、SR－25、SL－37进行浸染、扫描电镜和透射电镜观察,结果表明,菌株主要在水稻组织的细胞间隙、细胞质内和液泡内定位。SR－15菌株通过质粒PU－一18转化和ERIC—PCR再分离实验验证,结果显示重组菌株在植株体内稳定定位．具有稳定的内生特性。生理、生化指标结合形态特点研究确定该菌株属盐敏芽孢杆菌Bacillus halmapalus。致病性和促生性试验表明,菌株对水稻植株无致病性,在水稻生长中后期有明显促生作用。将带有CrylAc基因的质粒转入菌株SR-15,并经Southern分析证明,其表达产物具有致死水稻二化螟84．7％的效应．     

细菌几丁质酶研究进展

真菌病害是影响作物产量的重要原因 ,而几丁质酶能有效抑制其生长、水解其细胞壁。对研究较多的细菌几丁质酶及几丁质酶基因的分子生物学研究进展进行了综述 ,并对细菌几丁质酶基因利用存在的问题进行了探讨。     

水稻优势内生细菌鉴定、定位与重组研究

对水稻品种D优527体内筛选到的优势细菌SR-15、SR-25、SL-37进行浸染、扫描电镜和透射电镜观察．结果表明。菌株主要在水稻组织的细胞间隙、细胞质内和液泡内定位。SR-15菌株通过质粒PUC-18转化和ERIC-PCR再分离实验验证,结果显示重组菌株在植株体内稳定定位,具有稳定的内生特性。生理、生化指标结合形态特点研究确定该菌株属盐敏芽孢杆菌Bacillus halmapalus 。致病性和促生性试验表明,菌株对水稻植株无致病性,在水稻生长中后期有明显促生作用。将带有Cry1Ac基因的质粒转入菌株SR-15,并经southern分析证明,其表达产物具有致死水稻二化螟84．7％的效应。     

苏云金芽孢杆菌的筛选和初步鉴定

采集四川温江昆虫孳生地的土壤样本94份,利用醋酸钠-抗生素法分离、筛选,共获得苏云金芽孢杆菌9株。镜检可观察到大菱形、小菱形、方形、圆形等四种主要形态的伴胞晶体;采用cryⅠ、cryⅡ、cryⅢ、cryⅤ基因的通用对9株Bt分离菌进行的PCR检测结果表明：9株菌全部含cryⅠ和cryⅤ基因,2株菌含cryⅡ基因,5株菌含cryⅢ基因,而且各菌株均包含2—3个基因型。利用这些菌株对菜青虫进行了室内和室外生物毒力测定,达到了较好的杀虫效果。     

稻曲病菌基因组DNA提取方法比较与小文库构建

水稻稻曲病是由稻曲病菌引起的真菌病害,现已成为水稻重要的病害之一。旨在寻找一种最佳的稻曲病菌基因组DNA提取方法,并构建基因组小文库。采用CTAB、SDS和真菌DNA试剂盒3种提取方法提取稻曲病菌基因组DNA,并用Illumina系统测序分析,构建基因组小文库。结果显示,CTAB提取法能得到高质量的基因组DNA,小文库测序组装共得29 350288碱基(bp)和17 908 Scaffold,总碱基的GC含量为49.79%。CTAB提取法是稻曲病菌基因组DNA最佳的提取方法,基因组小文库成功的构建为稻曲病菌的基因组gap的填补和致病相关基因的鉴定提供了数据资源。     

苏云金芽孢杆菌Rpp02菌株cry1Ac20基因的克隆及表达

Rpp02菌株是本实验室分离的一株对鳞翅目等多种害虫具有高毒力的苏云金芽孢杆菌莫里逊亚种 (Bacillus thuringiensis subsp. morrisoni), 经PCR检测,它含有cry1Ac基因。对其基因组DNA进行PCR扩增,得到大约4 kb的产物。测序结果表明,该片段含有一个较大的ORF框,基因编码区为3 534 bp,编码1 177个氨基酸,分子量为133.144 kD,pI 4.952, 为弱酸性蛋白质,亮氨酸（Leu）、丝氨酸（Ser）、谷氨酸（Glu）3种氨基酸含量最高,分别为8.0%、7.8%、7.7%。该基因序列与cry1Ac序列同源性达到99%,并被国际Bt杀虫晶体蛋白基因命名委员会命名为cry1Ac20。生物测定表明,该基因在大肠杆菌中得到了表达,表达产物具有较强的杀虫效果,试喂菜青虫48 h后,校正死亡率为88.78%。     

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.