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68.54ng/头,其SDS-PAGE电泳图谱只显示出一条分子量约为42kDa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41.5kDa,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。     

伯氏致病杆菌IDP16 蛋白抑制大蜡螟的免疫反应

[目的]从伯氏致病杆菌(Xenorhabdus bovienii)胞外组分中分离纯化出能够抑制大蜡螟(Galleria mellonella)免疫反应的一种蛋白,研究其在昆虫病原线虫及其共生菌致病过程中的作用.[方法]采用硫酸铵沉淀和柱层析的方法对活性蛋白进行分离和纯化,通过体内注射并观察血淋巴黑化进行活性蛋白的筛选;采用荧光微球和琼脂糖小球评价活性蛋白对血细胞吞噬、包被作用的影响;采用双向电泳结合质谱分析对活性蛋白进行鉴定,设计引物用PCR的方法克隆其编码基因,利用pET 30a载体进行原核表达,以亲和层析纯化重组蛋白.[结果]纯化得到一个昆虫免疫抑制蛋白,命名为IDP16,该蛋白可显著抑制大蜡螟血淋巴中的多酚氧化酶活性,降低血细胞的吞噬和包被作用.克隆得到其编码基因并进行了原核表达,重组蛋白仍具有免疫抑制活性.[结论]伯氏致病杆菌产生的IDP16蛋白能够抑制昆虫的免疫反应,在共生菌和宿主昆虫互作过程中起着重要的作用.     

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。     

拟双角斯氏线虫D43品系鞘蛋白对大蜡螟幼虫的免疫抑制作用

侵染期的拟双角斯氏线虫Steinernema ceratophorum D43品系体外都包裹着一个透明的体鞘。为探明体鞘对线虫侵染力的影响, 了解鞘蛋白（sheath proteins, SPs）对大蜡螟Galleria mellonella 幼虫的免疫抑制作用, 本研究通过化学方法使拟双角斯氏线虫D43脱鞘, 以对寄主的致死率和侵入点数量为指标, 与包鞘线虫比较对大蜡螟幼虫的侵染力; 采用乙醇提取的方法获得线虫鞘蛋白, 利用双向电泳和质谱技术对鞘蛋白进行鉴定分析; 从血细胞数量和酚氧化酶活力两个方面评价鞘蛋白对大蜡螟幼虫免疫反应的抑制作用。结果表明： 0.5%次氯酸钠处理20 min可以保证95%以上的线虫存活和脱鞘。与包鞘线虫相比, 脱鞘线虫对大蜡螟幼虫的致死率显著降低, 致死时间延后, 节间膜侵入点数量显著减少。以35%乙醇提取的鞘蛋白提取物可鉴定出6种鞘蛋白, 其中一个被鉴定为丝氨酸蛋白酶。此外, 血腔注射鞘蛋白提取物可导致试虫血细胞数量明显降低, 酚氧化酶活力受到显著抑制。由此说明, 体鞘对拟双角斯氏线虫D43的侵染力具有显著影响, 鞘蛋白在抑制寄主昆虫免疫反应中发挥重要作用。     

温度对大蜡螟生长发育和繁殖的影响

为明确不同温度对大蜡螟(Galleria mellonella L.)生长发育和繁殖的影响,在24℃、28℃和31℃三个温度条件下,采用人工饲料饲养观察了大蜡螟的生长发育和繁殖状况。结果表明,温度对大蜡螟发育历期、生长发育速率以及繁殖具有显著影响(P0. 05)。在24～31℃范围内,随着温度升高,各虫态发育历期缩短,幼虫体长增长加快,发育速率加快。在24℃下世代历期最长(47. 96 d),31℃下世代历期最短(33. 68 d)。在同一温度下,雄蛾的寿命明显较雌蛾的寿命长,但成虫寿命、产卵前期和产卵期均随着温度升高而缩短。在24℃下产卵量最高为2 781. 50粒/雌,而在31℃下产卵量最低为1 943. 17粒/雌。     

嗜菌异小杆线虫侵染后暗黑鳃金龟和大黑鳃金龟幼虫脂肪体和中肠组织超微结构观察

【目的】探究昆虫病原线虫嗜菌异小杆线虫沧州品系 Heterorhabditis bacteriophora strain Cangzhou侵染对蛴螬脂肪体和中肠的影响,进一步明确其对蛴螬的致病机理。【方法】采用透射电镜技术,观察暗黑鳃金龟 Hololtrichia oblita (Faldermann)和大黑鳃金龟 H. parallela Motschulsky 2龄幼虫被嗜菌异小杆线虫沧州品系侵染后其脂肪体和中肠组织的病理变化。【结果】血腔注射感染期病原线虫嗜菌异小杆线虫沧州品系悬浮液24和48 h后,观察发现暗黑鳃金龟和大黑鳃金龟2龄幼虫脂肪体和中肠的组织结构均按时序逐渐发生变化,起初表现为脂肪球变形或变小,颜色变浅,脂肪体细胞和中肠细胞内质网、线粒体肿胀,中肠微绒毛变形脱落等现象,48 h后包裹脂肪球的膜结构破裂,脂肪体细胞和中肠细胞线粒体破裂,内质网数量减少,中肠微绒毛大量脱落,同时核内染色质大量解离,核膜破裂。【结论】经昆虫病原线虫嗜菌异小杆线虫沧州品系处理后,暗黑鳃金龟和大黑鳃金龟两种金龟甲2龄幼虫脂肪体和中肠细胞均出现明显的病理变化过程,这是嗜菌异小杆线虫高效致死蛴螬的原因之一。本研究可为昆虫病原线虫作为一种生物防治手段在蛴螬的综合防治中更好地发挥作用提供理论依据。     

嗜菌异小杆线虫H06品系对红棕象甲致病力的时间效应及对血淋巴的影响

【目的】阐明嗜菌异小杆线虫H06品系处理对红棕象甲血淋巴免疫系统的影响。【方法】采用室内生物测定和生理生化测定法,研究了嗜菌异小杆线虫H06品系对红棕象甲不同虫态的致病力及对血淋巴各项指标的调节作用。【结果】嗜菌异小杆线虫H06品系对红棕象甲不同虫态的致病力与处理浓度和处理时间均呈正相关性,经嗜菌异小杆线虫H06品系处理后,红棕象甲血淋巴总量和血淋巴酯酶均呈前期升高、后期降低的趋势,处理后72 h的血淋巴总量和酯酶活性与对照相比分别降低39.73%和53.36%;血淋巴蛋白含量与对照相比呈下降的趋势,虽在60 h时有一个短暂的回升,之后又迅速下降,其中在处理后72 h,血淋巴的蛋白含量与对照相比下降74.96%。【结论】嗜菌异小杆线虫H06品系的侵入破坏了红棕象的血淋巴免疫系统,本研究结果可为揭示昆虫病原线虫对红棕象甲的致病机理提供依据。     

斑蝥素对粘虫和小菜蛾幼虫中肠组织的影响

粘虫 Mythimna separata (Walker) 和小菜蛾Plutella xylostella L.的幼虫经斑蝥素处理后,中肠组织发生明显的病变。粘虫幼虫中肠柱状细胞微绒毛脱落,杯状细胞变大,质膜消失;线粒体不规则肿胀,内嵴排列紊乱、溶解、断裂;粗面内质网扩张明显,核糖体脱落;细胞核肿胀,染色质浓缩,偏移。小菜蛾幼虫中肠组织病变更为明显。表明斑蝥素主要作用于中肠的膜系统,为进一步探讨其毒理机制提供了理论依据。     

苍耳甾醇物质对菜青虫取食、血淋巴和中肠酶活性及中肠组织的影响

甾醇是植物体内的重要次生物质,具有多种生物活性。为探明植物甾醇类物质对害虫的作用机理,采用叶碟饲喂法进行取食处理后研究了苍耳Xanthium sibiricum中分离纯化的甾醇类组分（甾醇A和甾醇B）对4龄菜青虫Pieris rapae的取食、酶活性以及中肠组织的影响。结果表明： 苍耳甾醇类组分甾醇A和甾醇B能明显抑制菜青虫的取食,拒食中浓度AFC50分别为0.0229 和0.0147 mg/mL;同时,显著降低菜青虫中肠蛋白酶、淀粉酶和羧酸酯酶活性,其中,甾醇B的作用效果较强,处理后24 h和36 h, 对蛋白酶活性抑制率分别为23.74%和58.59%,对中肠羧酸酯酶的活性抑制率分别为49.01%和83.03%;降低血淋巴蛋白质含量,诱导菜青虫血淋巴羧酸酯酶活性的提高;破坏昆虫中肠上皮组织,微杆模糊不清呈消融状,杯状细胞的杯腔基部微绒毛消失。这些结果说明苍耳甾醇类物质对菜青虫的取食抑制可能与对中肠消化酶活性的抑制以及对中肠上皮组织的破坏有关,植物甾醇组分的不同配比影响其对昆虫的作用效果。     

转cry1Ab/cry1Ac基因水稻对大螟幼虫体内三种保护酶活性的影响

为阐明转cry1Ab/cry1Ac基因水稻对大螟Sesamia inferens (Walker)作用的生理生化机制, 本研究用转cry1Ab/cry1Ac基因水稻茎秆饲喂大螟3龄和5龄幼虫, 采用酶活性测定方法研究了取食转Bt水稻对大螟幼虫体内3种保护酶SOD(superoxide dismutase)、 CAT(catalase)和POD(peroxidase)活性的影响。结果表明, 大螟3龄幼虫在取食转基因水稻24 h后SOD活性与对照相比提高了43.44%, 48 h后降至最低值; 在取食24 h后POD值达到最高值, 其酶活性比对照升高了29.22%, 最终在取食48 h后降至最低值, 并显著低于对照; 在取食转基因水稻4 h后, CAT活性升高了30.33%, 在取食48 h后, 与对照相比, CAT活性降低了27.01%; 5龄幼虫取食4 h后SOD活性显著高于对照水平, 36 h后降至最低值, 与对照相比, 活性下降了31.62%; 在取食8 h后POD活性达到最高值, 与对照相比, 升高了73.20%, 36 h后酶活性降至最低值; 在取食之初4 h CAT活性达到最高值, 与对照相比, 其值升高了75.73%, 在取食48 h后, 其活性与对照相比减少了7.55%。3龄幼虫与5龄幼虫相比, 对Bt的抗性水平较低, 自身防卫能力较差。结果说明, 在取食初期, 试虫体内保护酶活性升高, 以抵御Bt毒蛋白对虫体的伤害作用, 随着取食时间的延长, 保护酶活性迅速降低, 从而干扰虫体正常的代谢过程, 导致虫体出现中毒症状, 致使昆虫死亡。     

Toxic activity of a protein complex purified from Xenorhabdus nematophila HB310 to Plutella xylostella larvae

Abstract Xenorhabdus nematophila, a Gram‐negative proteobacterium belonging to the family Enterobacteriaceae and associated symbiotically with soil entomopathogenic nematodes, Steinernema carpocapsae, is pathogenic to a wide range of insects. A protein complex with insecticidal activity was isolated from the cells of X. nematophila HB310 strain using methods of salting out and native polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE). Seven polypeptides ranging 50～250 kDa were well separated from the protein complex (named Xnpt) by sodium dodecyl sulfate (SDS)‐PAGE, five of which are identified as XptA2, xptC1, XptB1, GroEL and hypothetical protein by matrix‐assisted laser desorption‐time‐of‐flight mass spectrometry (MALDI‐TOFMS). Xnpt showed high oral virulence to larvae of diamondback moth (DBM), Plutella xylostella L. (Lepidoptera, Plutellidae) as its median lethal concentration (LC₅₀) against second and third instar larvae were 331.45 ng/mL and 553.59 ng/mL at 72 h, respectively. The histological analysis of Xnpt‐fed DBM larvae showed extensive histopathological effects on the midgut. Biochemical analysis indicated that Xnpt markedly inhibited the activities of three important enzymes in the midgut. Overall, our data showed that the protein complex isolated from X. nematophila HB310 induced the antifeedant and death of insects by destroying midgut tissues and inhibiting midgut proteases activities.     

嗜线虫致病杆菌的抑菌物质及抑菌活性

嗜线虫致病杆菌北京变种(Xenorhabdus nematophilavar.pekingense)是从北京地区采集的小卷蛾斯氏线虫(Steinernema carpocapsae)肠道内分离的共生细菌,具有自主知识产权,分离纯化出其发酵代谢物中的抗菌物质,进行抗菌活性测定,对研究该菌的抑菌机理以及开发利用具有重要意义。本文从该菌株代谢物中分离获得的抗菌物质经紫外光谱、红外光谱、核磁共振、高分辨质谱以及理化性质分析,鉴定为Xenocoumacin 1。用平板含毒培养基法测定了该物质对12种植物病原真菌的抑菌活性,研究表明,分离的活性物质具有较强的抑制活性,浓度在10μg/mL时,对黄瓜疫霉病菌、苎麻疫霉病菌、辣椒疫霉病菌,西葫芦灰霉病菌,苹果斑点落叶病菌的菌丝抑制率为100%。对草莓疫病病菌、苹果腐烂病菌、苹果褐斑病菌、蕃茄灰霉病菌、苹果轮纹病菌抑制率分别为86.8%、79.4%、79.5%、62.6%、53.6%;对其中6种真菌的EC50为0.25~4.17μg/mL,该物质对疫霉属真菌抑制作用最强,并能引起番茄晚疫病菌的菌丝生长畸形,原生质外溢。本文对开发新型生物杀菌剂的研究奠定了基础。     

Inhibition by Cu2+ of amphotericin B induced lysis of erythrocytes

Amphotericin B-induced lysis of erythrocytes is diminished in the presence of Cu2+, but the prelytic amphotericin B-induced K+ leakage is unaffected. These results and the weak binding of Cu2+ to amphotericin B, demonstrated by circular dichroism and EPR studies, are consistent with the view that Cu2+ protects erythrocytes by increasing their resistance to lysis.     

培养方式对Xenorhabdus nematophila生长与抗菌活性的影响

为了明确不同培养方式对Xenorhabdus nematophilaYL001生长和抗菌活性的影响,提高YL001菌株的抗菌活性。采用分批发酵方式研究了摇瓶与发酵罐培养对置nematophila YL001生长和抗菌活性的影响。实验结果表明：在通气量2．5L／min、搅拌转速300r／min条件下,发酵罐的体积氧传递系数KLa明显高于摇瓶,通气及供氧状况好于摇瓶,细胞生长及代谢旺盛,细胞生长量较摇瓶发酵增加了23．9％;但由于pH变化幅度大,抗菌物质的活性单位仅达到摇瓶的发酵水平,为229U／mL。发酵罐pH控制初步研究表明,发酵过程中控制pH为7．5时,细胞生长量和抗菌活性达到23．71g/L和290U／mL,较不控制pH分别增加了21％和25％。通风对X.nematophila YL001生长和抗菌物质的产生有较大的影响,发酵罐培养时通气及供氧状况好于摇瓶,有利于YL001菌株的生长和抗菌物质的产生。     

Three metabolites from an entomopathogenic bacterium,Xenorhabdus nematophila,inhibit larval development of Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae) by inhibiting a digestive enzyme,phospholipase A2

Abstract An entomopathogenic bacterium, Xenorhabdus nematophila, has been known to induce significant immunosuppression of target insects by inhibiting immune‐associated phospholipase A₂ (PLA₂), which subsequently shuts down biosynthesis of eicosanoids that are critical in immune mediation in insects. Some metabolites originated from the bacterial culture broth have been identified and include benzylideneacetone, proline‐tyrosine and acetylated phenylalanine‐glycine‐valine, which are known to inhibit enzyme activity of PLA₂ extracted from hemocyte and fat body. This study tested their effects on digestive PLA₂ of the beet armyworm, Spodoptera exigua. Young larvae fed different concentrations of the three metabolites resulted in significant adverse effects on larval development even at doses below 100 μg/mL. In particular, they induced significant reduction in digestive efficiency of ingested food. All three metabolites significantly inhibited catalytic activity of digestive PLA₂ extracted from midgut lumen of the fifth instar larvae at a low micromolar range. These results suggest that the inhibitory activities of the three bacterial metabolites on digestive PLA₂ of S. exigua midgut may explain some of their oral toxic effects.