苏云金芽孢杆菌几丁质酶的研究进展

苏云金芽孢杆菌制剂作为无公害农药已经得到社会的认可,如果再开发其几丁质酶抑制真菌和杀虫增效功能,不仅可充分利用这一农业微生物菌种资源,也将给予传统生物农药以新的生命力。综述了苏云金芽孢杆菌几丁质酶方面研究的国内外最新进展。     

几丁质酶ChiAC不同时期表达对苏云金杆菌的影响

目的:研究几丁质酶在苏云金杆菌不同生长时期的异源表达对菌体生长、芽胞形成及杀虫活性的影响.方法:构建了几丁质酶基因chiAC分别在其自身营养期启动子和芽胞特异性强启动子一二元毒素启动子调控下的两个重组质粒pBC和pB-bC,将其转化进苏云金杆菌以色列亚种IPS78菌株(得到的重组菌株分别命名为Bti-pBC和Bti-pBbC).结果:菌株Bti-pBc在营养期表达(O～40h)ChiAC,ChiAC的表达显著影响其芽胞形成,进而导致对致倦库蚊毒力的显著下降(LC<,50>1×10<5'>ng/ml,原始菌株为5.61 ng/ml;菌株Bti-pBbC则在其整个生长阶段(O～80 h)均能大量稳定的表达ChiAC,且ChiAC的表达不影响其芽胞形成及对蚊幼的毒力(LC<,50>为7.16 ng/ml).结论:几丁质酶基因chiAC在二元毒素启动子调控下能在苏云金杆菌中强效稳定的表达且不影响其芽胞形成和杀虫活性.     

苏云金芽胞杆菌CcpA蛋白对几丁质酶基因chiA和chiB的表达调控作用

【目的】研究苏云金芽胞杆菌Bti75中糖代谢蛋白Ccp A对两种几丁质酶基因chi A和chi B的表达调控。【方法】利用PREDetector软件分析Bti75 chi A和chi B的基因上游区序列,EMSA方法在体外验证Ccp A是否能与chi A和chi B基因的启动子区域片段特异性结合。构建ccp A基因敲除载体以获得敲除突变株Δccp A,运用实时荧光定量PCR技术和Western blot技术比较有无葡萄糖存在的情况下,Ccp A对chi A和chi B基因表达的影响。【结果】计算机分析显示,chi B上游启动子区存在一个潜在的Ccp A结合位点crechi B,而chi A上游启动子区未发现类似序列。体外实验表明,Ccp A蛋白在共阻遏蛋白Hpr-Ser45-P的参与下可与chi B基因启动子区特异性结合,而与chi A基因启动子区没有特异性结合;实时荧光定量PCR和Western blot结果均显示,Bti75中ccp A基因敲除后,同样在葡萄糖存在下chi B的表达量提高而chi A的表达量变化不明显。【结论】在葡萄糖存在的情况下,Ccp A蛋白能抑制苏云金芽胞杆菌中几丁质酶chi B的表达,而chi A的表达不受Ccp A调控。     

产几丁质酶的苏云金杆菌菌株筛选及酶合成条件研究

从本室保存的 64株苏云金芽孢杆菌中 ,筛选出一株几丁质酶活力较高的菌株WB 50。产酶条件研究表明 :在pH 7.0的基础培养基中添加 2 .0 %的细粉几丁质 ,1.0 %的酵母膏 ,2 2 0rpm 30℃下培养 72小时 ,几丁质酶的产出最大。     

苏云金杆菌几丁质酶新基因的筛选和全长基因的扩增

以煮沸冻融法制备PCR扩增模板,利用苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）几丁质酶基因特异引物进行15个Bt血清变种的扩增分析,获得9个几丁质酶全长基因扩增产物。经克隆和序列测定,从Bt serovar.entomocidus HD109、Bt serovar canadensis HD224、Bt serovar、alesti HD16和Bt serovar.toumanoffi HD201等4个菌株中分离了几丁质酶新基因。     

芽胞杆菌菌株产几丁质酶发酵条件的研究

从采自大连地区24份土样中分离筛选到一株产几丁质酶活性较高的芽胞杆菌(Bacillus sp.)B-41,该菌株产几丁质酶最适的发酵条件为：碳源为胶体几丁质,氮源为酵母浸汁,pH7．2,温度42℃,振荡培养4天。     

Bt几丁质酶的基础表达及诱导合成的多态现象

多数微生物可以产生几丁质酶。一般认为几丁质酶基因表达受几丁质的诱导和葡萄糖抑制。但是苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis(简称Bt)几丁质酶的诱导表达方式是否与其他微生物相同,至今尚无定论。采用DNS法检测77株Bt在有或无诱导物培养基中的几丁质酶活力。研究了葡萄糖对4株不同表达类型菌株酶活力的影响,以及葡萄糖抑制与几丁质诱导之间的关系。研究发现在无几丁质诱导条件下,全部试验菌株都可以产生几丁质酶,保持一定量的基础表达,说明Bt能组成型合成几丁质酶,不需要诱导。添加诱导物之后,31株菌的酶活力没有任何变化,44株菌有不同程度的提高,但其中绝大部分诱导特性并不典型,酶活力提高不显著。许多Bt菌株几丁质酶表达兼具组成型和诱导型的特点。葡萄糖能够抑制几丁质的诱导作用,但是不能完全抑制Bt菌株几丁质酶的基础表达。比较组成型和诱导型菌株的几丁质酶基因chiA、chiB调节区域核苷酸序列,发现仅存在个别碱基的差异。     

蛋白改造提高苏云金杆菌杀虫活力的研究进展

苏云金杆菌(Bt)已被广泛应用于农林害虫防治,但传统制剂仍然存在很大局限性,利用蛋白质工程对其改造能有效的克服这些缺点.主要概述了近年来利用结构域转换和定点突变技术改造Bt Cry蛋白并增强其杀虫活性的研究进展.     

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.     

苏云金杆菌entomocidus亚种几丁质酶基因的克隆与生物信息学分析

从苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,B t)entom oc idus亚种HD109菌株中克隆了几丁质酶基因chiA74-HD109,其序列全长为2 031 bp,编码676个氨基酸,GenBank登录号为AY455290。其编码产物与蜡状芽孢杆菌几丁质酶CHiB(AB041932)的相似性达97.9%,与B t kenyae亚种LB IT-82菌株几丁质酶chiA74(AF424979)的相似性达98.4%,与B t pak istan i亚种几丁质酶(U89796)的相似性为83.0%,与B t kurstak i亚种几丁质酶kchi(AY189740)的相似性达97.8%,与B t israe lensis亚种几丁质酶(AF526379)的相似性达96.6%,与B t几丁质酶(AY074882)的相似性达98.4%,与B t sotto亚种几丁质酶(AY129671)的相似性为97.3%。功能结构域分析显示其编码区包含信号肽、催化区、Ⅲ型粘蛋白同源区及几丁质结合区4个部分。     

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。     

粘虫颗粒体病毒增效蛋白在苏云金芽胞杆菌中的表达及增效活性

【目的】在苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis, Bt)中表达截短后的转宿主粘虫颗粒体病毒(Pseudaletia unipuncta granulovirus-Ps, PuGV-Ps)增效蛋白,为构建增效Bt工程菌提供理论基础。【方法】通过对截短后增效蛋白的密码子进行优化,构建增效蛋白及其融合蛋白表达载体,分析不同启动子指导下增效蛋白表达量的变化,明确增效蛋白对Bt的增效活性。【结果】本研究构建了表达载体pHTP_cry1AcCoEn81、 pHTRHCoEn81和pHTNCCoEn81, SDS-PAGE结果显示pHTP_cry1AcCoEn81和pHTNCCoEn81分别可以产生81 kDa和134 kDa的重组蛋白。启动子Pcry1Ac和P_cry8E指导下的增效蛋白表达量和重组增效蛋白产量均无显著性差异。生物测定结果表明,重组增效蛋白可以显著增加Bt对小菜蛾的杀虫活性。【结论】研究结果表明,密码子优化的PuGV-Ps增效蛋白可以在Bt中表达并具有显著增效活性,为高效苏云金芽胞杆菌工程菌的构建及...     

苏云金芽胞杆菌的鉴定及对椰子织蛾的致死作用

【背景】利用采集到的样品分离出苏云金芽胞杆菌菌株,针对椰子织蛾幼虫进行室内生物活性测定,以期获得对椰子织蛾幼虫具有高毒力菌株,并为椰子织蛾的生物防控提供理论和技术依据,同时为转Bt基因作物提供新的基因资源。【方法】在海南岛椰子织蛾潜在分布区采集样品,利用温度法筛选苏云金芽胞杆菌并进行形态学和分子生物学鉴定,采用浸叶法进行Bt菌株对椰子织蛾幼虫的生物活性测定。【结果】海南省保亭县土壤样品中筛选出8株菌株,电子显微镜下观察到该批菌株含有菱形、球形、方形晶体;通过分子生物学鉴定明确了6株菌株含有cry基因,2株没有鉴定出cry基因;利用相同浓度菌悬液对椰子织蛾幼虫进行了生物活性测定,结果表明,50μg·m L-1的BAT10菌株杀虫晶体蛋白对椰子织蛾幼虫的致死率达100%,同样浓度的29-15-4与BAT20菌株杀虫晶体蛋白对椰子织蛾幼虫的致死率超过80%,其余5株Bt的杀虫晶体蛋白致死率较低,致死率小于50%。【结论与意义】本试验筛选出1株高毒力菌株和2株效果较好的Bt菌株,可应用于椰子织蛾的生物防控。     

Complete sequence of three plasmids from Bacillus thuringiensis INTA-FR7-4 environmental isolate and comparison with related plasmids from the Bacillus cereus group

Bacillus thuringiensis is an insect pathogen used worldwide as a bioinsecticide. It belongs to the Bacillus cereus sensu lato group as well as Bacillus anthracis and B. cereus. Plasmids from this group of organisms have been implicated in pathogenicity as they carry the genes responsible for different types of diseases that affect mammals and insects. Some plasmids, like pAW63 and pBT9727, encode a functional conjugation machinery allowing them to be transferred to a recipient cell. They also share extensive homology with the non-functional conjugation apparatus of pXO2 from B. anthracis. In this study we report the complete sequence of three plasmids from an environmental B. thuringiensis isolate from Argentina, obtained by a shotgun sequencing method. We obtained the complete nucleotide sequence of plasmids pFR12 (12 095 bp), pFR12.5 (12 459 bp) and pFR55 (55 712 bp) from B. thuringiensis INTA-FR7-4. pFR12 and pFR12.5 were classified as cryptic as they do not code for any obvious functions besides replication and mobilization. Both small plasmids were classified as RCR plasmids due to similarities with the replicases they encode. Plasmid pFR55 showed a structural organization similar to that observed for plasmids pAW63, pBT9727 and pXO2. pFR55 also shares a tra region with these plasmids, containing genes related to T4SS and conjugation. A comparison between pFR55 and conjugative plasmids led to the postulation that pFR55 is a conjugative plasmid. Genes related to replication functions in pFR55 are different to those described for plasmids with known complete sequences. pFR55 is the first completely sequenced plasmid with a replication machinery related to that of ori44. The analysis of the complete sequence of plasmids from an environmental isolate of B. thuringiensis permitted the identification of a near complete conjugation apparatus in pFR55, resembling those of plasmids pAW63, pBT9727 and pXO2. The availability of this sequence is a step forward in the study of the molecular basis of the conjugative process in Gram positive bacteria, particularly due to the similarity with known conjugation systems. It is also a contribution to the expansion of the non-pathogenic B. cereus plasmid gene pool.     

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。     

Diversity of Bacillus thuringiensis strains from soil in China and their pesticidal activities

A large number of Bacillus thuringiensis (Bt) isolates have been obtained from soil samples in China. The flagellar antigen serotypes, cry genes and crystal proteins of 570 Bt isolates were determined, and the pesticidal activity was assayed against the insects, Plutella xylostella, Heliothis armigera, Phaedon brassicae and Locusta migratoria manilensis, and the snail, Oncomelania hupensis. The results indicated that the Bt isolates were distributed within 35 H-serotypes, in which isolates of H3 were the most abundant (20%) followed by H5 (13%), H7 (9%) and H4 (8.7%), whereas isolates of other H-serotypes were less than 6%. The percentage of isolates containing the genes cry1Ac, cry1Aa/cry1Ac, cry1Aa/cry1Ac/cry1Ab, and cry1Aa/cry1Ac/cry1C was 14.7%, 6.6%, 5.6%, and 7.0%, respectively, while 265 isolates, representing 46.5% of the 570 Bt isolates, did not show any amplification product for the genes cry1Aa, cry1Ac, cry1C, cry2, cry3, cry4, cry7Aa. Some of the 570 Bt isolates caused high mortality of the assayed pests with 14.9%, 6%, 1.6%, 1.1%, and 0.2% of the isolates killing more than 90% of P. xylostella, H. armigera, P. brassicae, O. hupensis, and L. migratoria manilensis, respectively. The remaining 76.2% of the 570 isolates caused no mortality or less than 90% mortality against the tested insect and snail species.     

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。     

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...     

苏云金芽胞杆菌抗菌脂肽初步鉴定及抑菌活性测定

植物枯萎病是影响作物生长的重要因素，利用植物内生菌拮抗病原菌生长，从而降低其危害程度是目前研究的热点。本研究从健康的番茄植株中筛选分离得到一株对番茄枯萎病病原菌有较强拮抗作用的内生细菌B-R1,通过形态学、生理生化以及分子生物学检测分析，鉴定该菌株为苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)。为进一步探索该菌株的生防作用，首先将菌株发酵后离心，得到发酵上清液，采用盐酸沉淀法对其活性物质进行粗提，并检测其对大肠埃希菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)以及尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)的抑菌活性。通过薄层色谱法(TLC)、傅里叶红外光谱(FI-TR)、高分辨液相色谱-质谱联用仪(LC-MS)分析并鉴定活性物质的结构。结果表明，苏云金芽胞杆菌对尖胞镰刀菌有良好的抑制作用，结构分析初步鉴定抗菌物质中含有丰原素(fengycin),属于脂肽类抗生素。