苏云金芽胞杆菌CTC菌株的S-层蛋白可以形成伴胞晶体

苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)CTC菌株产生卵圆形伴胞晶体,晶体蛋白分子量为100kD;透射电子显微镜观察结果表明该菌株有S—层结构,而且在母细胞内可以形成伴胞晶体和S—层的初体结构;其蛋白基因导入苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171后,扫描电子显微镜观察结果表明转化子能形成晶体,而其形状与CTC菌株的相同;转化子晶体蛋白的分子量大小也与CTC菌株的相同,为100kD。以上实验结果结合以前晶体蛋白N—末端测序和基因核苦酸序列,表明苏云金芽胞杆菌CTC菌株的S—层蛋白可以形成伴胞晶体。     

苏云金芽胞杆菌CTC菌株的S-层蛋白可以形成伴胞晶体

苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)CTC菌株产生卵圆形伴胞晶体,晶体蛋白分子量为100kD;透射电子显微镜观察结果表明该菌株有S层结构,而且在母细胞内可以形成伴胞晶体和S层的初体结构;其蛋白基因导入苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171后,扫描电子显微镜观察结果表明转化子能形成晶体,而其形状与CTC菌株的相同;转化子晶体蛋白的分子量大小也与CTC菌株的相同,为100kD。以上实验结果结合以前晶体蛋白N末端测序和基因核苷酸序列,表明苏云金芽胞杆菌CTC菌株的S层蛋白可以形成伴胞晶体。     

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因的分类

１９８９年Ｈｏｆｔｅ和Ｗｈｉｔｅｌｅｙ根据氨基到序列的同源性和杀虫谱双重标准将苏云金芽胸杆菌杀虫晶体蛋白基因划分为５类１４亚类。根据双重标准出现的问题和冲突,给分类带来了困扰,为此１９９５年,只根据氨基酸序列的同源性进行分类。现已将基因分为２１群,４４亚群,６４类,１１６个亚类。本文介绍了纳入新系统的条件、分类原则、命名方法、定名步骤和分类中值得注意的问题。     

苏云金芽胞杆菌G03 spoIVF操纵子敲除对芽胞和晶体形成的影响

spoIVF是一个普遍存在于芽胞杆菌中的操纵子。在枯草芽胞杆菌中,它编码的两个蛋白是芽胞形成所必需的。采用基因重组技术敲除了苏云金芽胞杆菌G03菌株中的spoIVF操纵子,构建了spoIVF缺失株G03(spoIVF-)。研究表明:该突变株丧失了形成芽胞和晶体的能力。lacZ基因与cry1Aa基因的启动子融合表达分析发现:突变株中的cry1Aa基因的活性严重降低。利用载体pSTK携带spoIVF操纵子在突变株中的表达,使突变株部分恢复了产胞和形成杀虫晶体蛋白的能力。这说明spoIVF操纵子是所必需的,同时该操纵子还影响σE因子控制的cry1Aa基因表达。     

两株苏云金芽胞杆菌晶体与芽胞形成过程的细胞学对比分析

苏云金芽胞杆菌(Bt)中绝大多数杀虫晶体蛋白(ICPs)的表达依赖于芽胞形成,为了从细胞水平研究晶体与芽胞形成之间的关系,本文选用Bt 4.0718与工程菌BtΔleuB为研究对象,利用FM4-64对不同生长阶段的菌体细胞染色,并用激光共聚焦扫描显微镜进行了对比观察和分析。结果显示,Bt 4.0718芽胞的发育依次经历了不对称隔膜和内吞形态学阶段后,能顺利进入下一个发育阶段,直至完成芽胞发育过程后母细胞凋亡裂解;而BtΔleuB细胞进入不对称隔膜期的时间明显延迟,且芽胞发育被阻滞于内吞阶段,伴胞晶体形成最早于不对称隔膜期可见,并且晶体体积继续增大直至细胞死亡。qRT-PCR结果显示,σ~E、spoIIR和spoIIGA的高水平转录是维持BtΔleuB细胞中ICPs正常表达的关键因素。本研究结果对进一步揭示晶体与芽胞形成之间的关系及构建性状优良Bt工程菌具有一定的参考价值。     

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因的分类

１９８９年Ｈｏｆｔｅ和Ｗｈｉｔｅｌｅｙ根据氨基酸序列的同源性和杀虫谱双重标准将苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因划分为５类１４亚类。根据双重标准出现的问题和冲突,给分类带来了困扰,为此１９９５年,只根据氨基酸序列的同源性进行分类。现已将基因分为２１群,４４亚群,６４类,１１６个亚类。本文介绍了纳入新系统的条件、分类原则、命名方法、定名步骤和分类中值得注意的问题。     

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白的结构与功能研究进展

苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis）杀虫晶体蛋白的毒性肽由三个典型的结构域组成.结构域Ⅰ位于肽链的N端,为一组由6～7个两亲的α螺旋围绕着一个疏水的α螺旋形成的α螺旋束,参与了细胞膜的穿孔;结构域Ⅱ位于肽链的中间,为三组以“希腊钥匙”（Greek key）拓扑结构连接在一起的反平行的β折叠片层,其顶端的突环参与了毒素与受体蛋白的结合;位于C端的结构域Ⅲ是由两组反平行的β折叠片层组成的夹心结构,以β果酱卷(jelly roll)拓扑结构排列,可能能够防止蛋白酶对毒素分子的过度降解.     

苏云金芽胞杆菌基因组研究

苏云金芽胞杆菌制剂是目前世界上产量最大、使用最广的微生物杀虫剂.近年来,国内外研究人员在苏云金芽胞杆菌的功能基因组学领域开展了深入的研究,取得了丰硕的研究成果.本文拟就苏云金芽胞杆菌的基因组、转录组、蛋白质组及代谢组研究进展进行简要论述.     

苏云金芽胞杆菌YBT1520杀虫晶体蛋白基因的属性

通过Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交发现高毒力苏云金芽胞杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）ＴＢＴ－１５２０菌株含有两个杀虫晶体蛋白基因片段,其５’＝末端所在ＨｉｎｄⅢ片段分别为６．８ｋｂ和４．６ｋｂ,它们对应的基因分别命名为ｃｒｙ２１８和ｃｒｙ４．６。经ＰＣＲ鉴定,该菌含有ｃｒｙ１Ａａ、ｃｒｙ１Ａｂ和ｃｒｙ１Ａｃ基因,以及ｃｒｙ２基因,其中ｃｒｙ２１８属于ｃｒｙ１Ａｃ。分析了ｃｒｙ１Ａｃ基因     

苏云金芽胞杆菌菌株YBT833含不同杀虫晶体蛋白基因转化子的特性

用电脉冲方法将含有苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因ｃｒｙ１Ｃ的重组质粒ｐＢＭＢＬＣ转入野生菌株ＹＢＴ８３３,获得含不同杀虫晶体蛋白基因的４个转化子。质粒检测和Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交证明它们均为菌株ＹＢＴ８３３含重组质粒ｐＢＭＢＬＣ的转化子。ＰＣＲ扩增表明,转化子ＹＢＴ８３３－１保留了原有的杀虫晶体蛋白基因;转化子ＹＢＴ８３３－２丢失了基因ｃｒｙ１Ａｂ;转化子ＹＢＴ８３３－３则丢失了所有的杀虫晶体蛋白基     

苏云金芽胞杆菌G03 spoIVF操纵子敲除对芽胞和晶体形成的影响

spoIVF是一个普遍存在于芽胞杆菌中的操纵子。在枯草芽胞杆菌中,它编码的两个蛋白是芽胞形成所必需的。采用基因重组技术敲除了苏云金芽胞杆菌G03菌株中的spoIVF操纵子,构建了spoIVF缺失株G03(spoIVF-)。研究表明:该突变株丧失了形成芽胞和晶体的能力。lacZ基因与cry1Aa基因的启动子融合表达分析发现:突变株中的cry1Aa基因的活性严重降低。利用载体pSTK携带spoIVF操纵子在突变株中的表达,使突变株部分恢复了产胞和形成杀虫晶体蛋白的能力。这说明spoIVF操纵子是所必需的,同时该操纵子还影响σ^E因子控制的cry1Aa基因表达。     

苏云金芽胞杆菌Sigma H对芽胞形成的影响

【目的】检测苏云金芽胞杆菌HD73中的转录调控因子Sigma H(σ~H)对spo0A基因转录的调控作用;异源表达纯化Sigma H蛋白,验证其对spo0A基因启动子的直接结合;检测sigH基因的缺失对苏云金芽胞杆菌HD73芽胞形成和晶体蛋白产生的影响。【方法】通过测定spo0A基因启动子指导的β-半乳糖苷酶活性评价spo0A基因在苏云金芽胞杆菌HD73野生型和sigH缺失突变体中的转录水平;通过PCR扩增苏云金芽胞杆菌HD73的sigH基因并插入到表达载体pET21b上,将质粒转入到表达菌株BL21(DE3)中,得到重组菌株BL21 (pETsigH);利用镍柱亲和纯化和阴离子交换纯化得到纯化的Sigma H蛋白;通过凝胶迁移实验(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)验证Sigma H蛋白与spo0A基因启动子的直接结合;通过显微镜观察、活芽胞计数的方法对突变株HDΔsigH进行表型特征分析。【结果】sigH缺失后,spo0A基因转录活性降低;在大肠杆菌中正确表达并纯化出大小约为28kDa的Sigma H-His蛋白;EMSA结果表明纯化后的Sigma H-His蛋白可与spo0A基因启动子结合;镜检和活芽胞计数结果表明突变株HDΔsigH无法产生芽胞和蛋白晶体。【结论】Sigma H蛋白通过与spo0A基因启动子结合直接调控spo0A基因的表达且sigH基因的缺失阻断了苏云金芽胞杆菌中芽胞和晶体蛋白的产生。     

苏云金芽胞杆菌rocE基因的转录调控

【目的】rocE基因编码精氨酸降解途径中的精氨酸通透酶,通过分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt) rocE基因的转录活性,明确rocE基因的转录调控机制。【方法】通过RT-PCR确定rocE基因所在基因簇的转录单元;β-半乳糖苷酶活性测定分析rocE基因启动子(ProcE)的转录活性;采用同源重组技术敲除BtHD73菌株的rocE基因;通过融合His标签的方法在大肠杆菌中表达纯化RocR蛋白的HTH结构域;通过凝胶阻滞实验明确RocR与rocE基因启动子的结合作用。【结果】在M9培养基中,精氨酸可诱导ProcE的转录活性;在SSM培养基和精氨酸诱导培养基中,与出发菌株HD73相比,ProcE在sigL (编码Sigma54因子)突变体和rocR突变体中的转录活性显著下降。RocR-HTH蛋白与ProcE有结合作用。rocE基因的缺失对菌体生长和Cry1Ac蛋白产量无显著影响。rocE缺失突变体的芽胞形成率为65.5%,HD73出发菌株为85.7%,显著性分析结果表明差异显著(P0.05)。【结论】rocE基因的转录活性受Sigma54的控制,并受RocR正调控。rocE基因的缺失影响菌株的芽胞形成率。     

受体介导的鳞翅目昆虫对Bt毒素抗性机制进展

苏云金芽孢杆菌作为一种对人畜安全、环境友好型绿色杀虫剂在全球被广泛使用。Bt毒素与昆虫中肠上特定毒素受体结合并发挥作用,形成毒素穿孔导致昆虫死亡是其重要的杀虫机制之一,靶标害虫对Bt毒素产生抗性是制约转Bt作物长期有效种植和Bt毒素持续使用的重要因素。文中从鳞翅目昆虫中肠细胞Bt毒素重要受体的研究阐述昆虫对Bt的抗性机制,为Bt抗性机制的深入研究和对害虫的防控与治理提供了一定的理论参考。     

Responses of production and storage walnut pests to Bacillus thuringiensis insecticidal crystal protein fragments

Recent advances in genetic engineering have provided the opportunity to induce walnut plants to produce Bacillus thuringiensis Berliner insecticidal crystal protein fragments (ICPFs) for insect control. We studied the effects of two ICPFs CryIA(b) and CrylA(c) previously shown to be encoded by the cryIA(b) and cryIA(c) genes in the B. thuringiensis strains HD-1 and HD-73, respectively. The lethal effects on larvae of codling moth, Cydia pomonella (L.), navel orangeworm, Amyelois transitella (Walker), and the major postharvest pest Indianmeal moth, Plodia interpunctella (Hübner), were investigated. Both proteins were toxic to the three species tested. Indianmeal moth larvae were the most susceptible and navel orangeworm the least; CryIA(b) was generally more toxic to navel orangeworm. Similar relationships resulted when ICPFs were incorporated into the diet. Both ICPFs caused decreased rate of development of navel orangeworm. Effects on pupal weight occurred only at the highest concentration (100 ng/cm²). Neither ICPF affected frequency of mating or fecundity. In addition to the lethal effects, the extended development times observed could have considerable effects on the population dynamics of the navel orangeworm and possibly other species.     

Investigation of the cyt gene in Bacillus thuringiensis and the biological activities of Bt isolates from the soil of China

The presence of cyt genes was investigated in 80 type strains of Bacillus thuringiensis and 143 isolates obtained from soil samples of China by PCR amplification using two pairs of primers for the cyt1 and cyt2 genes. Three type strains of serotypes H11ac, H14 and H36, eight isolates belonging to H3, H14, H18 and H21, and one isolate of unknown serotype harbored cyt genes. We also tested the cytolytic activity for mammal cells, the hemolytic activity for sheep erythrocytes and insecticidal activity against mosquitoes of five isolates that contained cyt genes but did not belong to B. thuringiensis serovar israelensis. The protein profiles of the five isolates were different from those of the type strains of B. thuringiensis serovar israelensis, and among the five isolates, only Y-5 showed mosquitocidal activity against larvae of Culex quinquefasciatus. All five of the isolates exhibited hemolytic activity, but only three could cause the cell death of A549 cells. The cytopathological changes induced by NX-4 in some A549 cells were characterized with cell-ballooning.     

鳞翅目昆虫中肠Bt杀虫蛋白受体研究进展

杀虫晶体蛋白(insecticidal crystal proteins,ICPs;含有Cry和Cyt 2大家族)和营养期杀虫蛋白(vegetative insecticidal proteins,Vips)等Bt杀虫蛋白可有效防治鳞翅目害虫,其中Cry应用最广泛。然而,一些地区的鳞翅目害虫已对Bt杀虫蛋白产生了抗性。目前,普遍认为鳞翅目昆虫中肠受体与Bt杀虫蛋白结合能力的改变是导致其对Bt杀虫蛋白产生抗性的最主要因素。在鳞翅目昆虫中,Cry受体是研究得最为透彻的Bt受体,已经被证实的有氨肽酶N、钙黏蛋白、碱性磷酸酶和ABC转运蛋白等。Vips杀虫蛋白类与鳞翅目昆虫中肠受体的结合方式与Cry杀虫蛋白相似,但结合位点与Cry杀虫蛋白不同。本文从结构特点、作用机制及不同鳞翅目昆虫间的表达差异等角度对以上4种鳞翅目昆虫中肠Bt受体进行了综述,并提出如下展望:(1)以棉铃虫或小菜蛾等鳞翅目昆虫为农业害虫模式生物进行深入研究,阐明其对Bt杀虫蛋白产生抗性的机制,为研究其他鳞翅目农业害虫对Bt杀虫蛋白产生抗性的机制提供理论借鉴;(2)鉴于在不同鳞翅目昆虫间,中肠Bt受体与Bt杀虫蛋白结合存在差异,且同一Bt杀虫蛋白与鳞翅目昆虫Bt受体并不专一性结合,Bt杀虫蛋白多基因组合策略是较为有效的田间鳞翅目昆虫防治策略,是今后一段时间内Bt杀虫蛋白应用的发展方向。     

苏云金芽胞杆菌BkdR和CcpA对bkd基因簇的转录调控

【目的】通过分析苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)转录调控因子BkdR和多效调控因子CcpA对亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸代谢基因簇bkd的转录调控,明确bkd基因簇的转录调控机制。【方法】通过β-半乳糖苷酶活性测定分析bkd基因簇启动子的诱导转录活性,采用同源重组技术敲除Bt HD73菌株的ccpA基因,通过融合His标签的方法在大肠杆菌中表达纯化BkdR和CcpA蛋白,通过凝胶阻滞实验明确BkdR和CcpA蛋白与bkd基因簇启动子的结合作用。【结果】亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸可诱导bkd基因簇启动子Pptb的转录活性。Pptb的诱导活性在bkdR突变体中明显降低,而在ccpA突变体中明显上升。BkdR和CcpA蛋白与Pptb均有结合作用。【结论】bkd基因簇的转录活性受BkdR正调控,而受CcpA负调控。     

苏云金芽胞杆菌杀线虫伴胞晶体蛋白基因cry6Aa的克隆与表达

通过对晶体蛋白N-末端氨基酸测序,设计简并探针,从对根结线虫高毒力苏云金芽胞杆菌YBT-1518菌株中克隆到1个含有杀线虫晶体蛋白基因的片段。序列测定表明该序列含有两个ORF(orf1和orf2),其中orf1与基因cry6Aa1同源性为98%,已在GenBank上登录(Acc.NO.AF499736),并被命名为cry6Aa2。将克隆的该片段克隆到穿梭载体pHT304上,并转化苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171,重组菌株可形成米粒状伴胞晶体。生物测定表明,表达的毒素蛋白对北方根结线虫的LC₅₀为9.47μg/mL,毒力与出发菌株(10.74μg/mL)相当。