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。     

dlt操纵子赋予苏云金芽胞杆菌对阳离子抗菌肽的抗性和对昆虫的毒力

【目的】革兰氏阳性菌中的dlt操纵子编码细胞壁中磷壁酸发生D-丙氨酰化修饰所必需的酶。D-丙氨酰化使细胞表面产生正电荷,并因此排斥带正电的分子,例如阳离子抗菌肽,从而赋予对宿主的抗性。本文中,我们研究了dlt操纵子对苏云金芽胞杆菌表型性状的影响及在对昆虫毒力中发挥的作用。【方法】通过同源重组构建了Δdlt ABt基因缺失突变株,并对其进行形态学观察、表面电荷差异分析、抗逆性分析和毒力测定。【结果】结果表明,dlt A的失活显著降低了细胞表面的净负电荷,对阳离子抗菌肽(多粘菌素B和溶菌酶)的抗性和碱耐受性显著下降。同时,Δdlt ABt的生长曲线发生明显改变,细胞表面粗糙且形状不规则,生物膜形成减少和群游运动能力增强。此外,dlt A的失活降低了对昆虫中肠上皮细胞的粘附能力,并减弱了对家蚕的毒力。【结论】研究结果表明,dlt操纵子介导的磷壁酸发生D-丙氨酰化修饰与苏云金芽胞杆菌的许多表型性状密切相关,并且在苏云金芽胞杆菌对昆虫的致病性及抵抗昆虫体液免疫保护中具有重要作用。     

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。     

转化crylC基因对苏云金芽胞杆菌杀虫活性的影响

将含基因crylC的质粒 ,通过电脉冲法转入含基因CrylC的质粒 ,通过电脉冲法转入含基因CrylAb、CrylAc和cry2的对小菜蛾具有高毒力的苏云金芽胞杆菌野生菌株YBT-803-1中 ,得到转化子BMBY-003。PCR和SDS PAGE分析显示 ,CrylC可在其中正常复制、表达 ,但使受体菌部分内源质粒发生丢失。生物测定结果表明 ,转化子BMBY-003既对甜菜夜蛾有毒力 ,LC₅₀ 值     

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。     

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。     

苏云金杆菌Bt4.0718不同时期比较转录组揭示芽胞和杀虫伴胞晶体形成机制

【目的】苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis, Bt)在形成芽胞的过程中产生大量杀虫晶体蛋白(insecticidal crystal proteins, ICPs)，是目前应用最广泛、最安全的微生物杀虫剂的主要菌株资源。本研究旨在比较Bt 3个重要时期的转录组，进一步探究芽胞和杀虫伴胞晶体的形成机制，为高效工程菌的构建奠定理论基础。【方法】选取高毒力Bt4.0718菌株营养生长中期(T1-10h)、芽胞形成前期(T2-20 h)、芽胞形成后期(T3-32 h)进行比较转录组分析，对代表性差异基因进行实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR, qRT-PCR)验证、特定功能基因的敲除和表型分析验证。【结果】差异表达基因数量分别为2 147个(T2/T1)、1 861个(T3/T1)、1 708个(T3/T2)。T1时期，培养基中营养相对丰富，主要为芽胞和杀虫伴胞晶体形成做准备。芽胞形成重要调控基因kinA/D、spo0A/F、sigE高水平转录对菌体的生长发育具有重要作用，Cry1Ac、碳源、能源贮藏物聚...     

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。     

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.     

Development of a cost-effective medium for the large scale production of Bacillus thuringiensis var israelensis

Bacillus thuringiensis var israelensis (B.t.i.) has been widely used in mosquito control programs, but the large scale production of this bacillus is expensive because of the high cost of the medium. In this study, we attempted to develop a cost-effective medium, based on inexpensive, locally available raw materials including soybean flour (Glycine max), groundnut cake powder (Arachis hypogea), and wheat bran extract (Triticum aestivum) by using 100-L fermentor. Sporulation, toxicity, and biomass were satisfactory after B.t.i. was produced on all the three media. Use of the soybean culture medium resulted in maximum toxicity (LC₅₀ 8.89 ng/ml against Culex quinquefasciatus IIIrd instar larvae), highest spore count (0.48 × 10¹¹ c.f.u./ml), and maximum biomass (7.8 g/L) within a short fermentation time of 24 h. Hence, this soybean-based culture medium was considered most economical for the large scale industrial production of B.t.i.     

苏云金芽胞杆菌等离子复合体诱变提高抗鳞翅目害虫的杀虫毒力

[目的]苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)D18对鳞翅目、鞘翅目等农业害虫具有杀虫毒力,本研究拟通过复合诱变育种,筛选出杀虫毒力更高的突变菌.[方法]经四轮室温常压等离子体(ARTP)诱变和一轮ARTP-NTG复合诱变后,镜检形态观察与生物毒力测定筛选高毒力菌株,SDS-PAGE检测C...     

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。     

Bt新菌株资源的采集与鉴定

【目的】寻找对致倦库蚊高效的苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)杀蚊菌株新资源。【方法】从福建省的武夷山自然保护区、建阳、建瓯、浦城等多个地区采集土壤样品,采用热处理法从土壤中分离Bt菌株,并测定其对致倦库蚊活性的效果。【结果】从125份土壤样品中分离出71株Bt菌株,经生物测定得到4株对致倦库蚊有效菌株(QQ13、QQ42、QQ66和QQ92)。其中,QQ66和QQ92有较高的毒性,均有几丁质酶基因,没有检测到cry1、cry1Ⅰ、cry2、cry4、cry5、cry6、cry7、cry8、cry9、cry10和cry11基因,在75～100 ku处各有一条杀虫晶体蛋白条带。【结论】采集和鉴定到的Bt新菌株资源将对致倦库蚊的生物防治起到促进作用。