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Bt0601发酵条件的优化研究

应用正交实验和单因子实验,结合杀虫毒力测定,对携带杀虫基因cry1Ac和虎纹捕鸟蛛毒素基因Hwtx-I的苏云金芽胞杆菌工程菌Bt 0601的发酵工艺条件进行研究。实验获得的苏云金芽胞杆菌Bt 0601工程菌的最佳发酵条件为:发酵初始酸碱度控制在pH 7.5、发酵温度(30±0.5)℃、转速200 r/min、通气量为30 mL/300 mL,接种量为4%,培养44 h。此外,本文还对Bt 0601菌株在30 L发酵罐中的发酵特性进行了研究,摸索了通气量对其大罐发酵的影响,确定大罐发酵的最佳通气量为1.75 L/min。     

我国生物农药的发展现状

我国生物农药的研究开发始于 5 0年代 ,直到 80年代中期才开始正式列入国家科技攻关的发展计划。近十多年来 ,在生物农药的资源筛选评价、新产品开发、生产工艺、产品质量检测和新技术示范推广方面都取得了长足的进展。目前国内生物农药研究开发的热点 ,主要集中在苏云金芽胞杆菌杀虫剂、农用抗生素杀虫剂、农用抗生素杀菌剂、拮抗细菌生防制剂、昆虫病原真菌制剂和昆虫杆状病毒杀虫剂几个方面。生物农药技术产品开始逐渐走入市场。1　我国生物农药技术产品现状1.1　苏云金芽胞杆菌杀虫剂我国自 5 0年代末开始苏云金杆菌 (简称 Bt)杀虫剂的…     

芽胞杆菌发酵产2,3-丁二醇的研究进展及展望

综述了近年来利用芽胞杆菌生产2,3-丁二醇(2,3-BD)的研究进展,包括生产菌株的筛选、影响芽胞杆菌发酵2,3-丁二醇的因素、芽胞杆菌2,3-丁二醇代谢途径及调控等方面,并对其研究方向进行了展望。     

利用ERIC-PCR对苏云金芽胞杆菌与蜡状芽胞杆菌进行鉴定的研究

为了探索ERIC-PCR技术在苏云金芽胞杆菌和蜡状芽胞杆菌的鉴定及分型中的应用价值,本研究采用PCR方法初步检测苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因的组成,并对苏云金芽胞杆菌和蜡状芽胞杆菌的总DNA进行ERIC-PCR扩增,分析ERIC-PCR指纹图谱的特点并采用NTSYS2.10软件对其进行聚类。结果显示,各菌株的ERIC指纹图谱表现出不同程度的多态性,但图谱与菌株所含cry基因的类型存在一定的相关性。聚类分析结果显示,含有相同或相近cry基因类型的Bt菌株在进化树上趋向聚为一类,而不含cry基因的蜡状芽胞杆菌趋向于与不含cry基因的Bt菌株聚为一类或单独聚类。若在多种模式菌株的参考下,该方法可用于苏云金芽胞杆菌的初步鉴定和分型。     

苏云金芽胞杆菌6618杀虫菌株的分离和鉴定

从我国不同地区采集118份土样,利用温度筛选法分离获得一株苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)6618,镜检观察发现该菌株能产生典型的菱形晶体,PCR分析表明其含有cry1类杀虫基因。采用SDS-PAGE和质谱分析发现该菌株主要产生130 k D原毒素,其组分由Cry1Ae和Cry1Ac原毒素组成。基因序列分析表明该菌株的cry1Ac基因为已知的cry1Ac1,而cry1Ae为新型杀虫基因。毒力生测表明该菌株对棉铃虫(Helicoverpa armigera)幼虫具有显著的杀虫效果。筛选获得的高毒力Bt菌株6618为丰富我国苏云金芽胞杆菌储备和研发新型高效生物杀虫剂提供了菌株资源。     

苏云金芽胞杆菌转录调控因子CodY的体外靶基因的筛选

【目的】利用Avi-tag和Pulldown技术建立体外靶基因筛选的新方法,在苏云金芽胞杆菌YBT-1520基因组范围内进行体外高通量筛选转录调控因子CodY的靶基因,为深入研究CodY在苏云金芽胞杆菌中的功能及调控网络打下基础。【方法】用Avi-tag技术对CodY蛋白进行体外生物素标记,酶切苏云金芽胞杆菌YBT-1520总DNA并在两端加上便于测序的adapter序列,用链霉亲和素树脂筛选与CodY蛋白相互作用的靶基因。【结果】在苏云金芽胞杆菌中得到了46条CodY可以直接作用的靶序列,分析发现CodY在苏云金芽胞杆菌中主要调控氨基酸代谢、糖代谢、脂肪酸代谢、转运、调控、DNA修复、双组份调控等的转录。【结论】本研究采用的Avi-tag技术具有特异性强、操作简单、成本低等优势,为转录因子体外靶序列的高通量筛选提供新的方法;苏云金芽胞杆菌中CodY靶基因的筛选为其他微生物中CodY的功能研究打下基础。     

Bt新型基因sip的克隆、表达和生物信息学分析

苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)杀虫晶体蛋白对农业害虫有特异的杀虫活性,对环境无污染、对人畜无害,成为目前为止研究和应用最为广泛的生物杀虫剂.其中内毒素(insecticidal crystal proteins,ICPs)和营养期杀虫蛋白(vegetative insecticidal protein,VIP)研究范围广、技术成熟,而分泌期杀虫蛋白(Secreted insecticidal protein,Sip)相关报道较少.为进一步发掘我国苏云金芽胞杆菌的菌株资源和新型基因资源,从不同生态环境中分离出400株Bt野生菌株进行sip基因的克隆鉴定,其中Bt野生菌株QZL26扩增得到1 038 bp的碱基的序列,编码345个氨基酸,与Sip1A蛋白氨基酸序列同源性为91.83％.测序结果提交GenBank注册,登录号为JQ965994.     

小菜蛾对苏云金芽胞杆菌(Bt)的抗性研究进展

小菜蛾Plutella xylostella(L.)是为害十字花科蔬菜的一种重要的世界性害虫,由于其分布范围广、繁殖速度快、抗性水平高,已经成为最难防治的害虫之一。基于苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)开发的杀虫剂在小菜蛾生物防治中发挥重要的作用,但小菜蛾作为在田间最早对Bt产生抗性的害虫,其抗性发展及抗性机理也引起了全世界的广泛关注。本文概述了小菜蛾的发生危害及其抗药性的研究动态、苏云金芽胞杆菌的起源、发展及应用,分析了小菜蛾对Bt杀虫毒素产生抗药性及其抗性机理,并从抗性发展风险、转基因油菜种植和进一步深入开展抗性机理的研究三个方面进行了展望,以期为优化小菜蛾抗药性的治理策略、提高生物农药和Bt作物的控害效能提供借鉴和参考。     

大肠杆菌中利用苏云金芽胞杆菌强启动子p1Ac指导Cry1Ac蛋白表达的特性分析

对利用苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)强启动子——cry1Ac基因启动子p1Ac指导cry基因在大肠杆菌中的表达进行了研究。结果显示,大肠杆菌中由启动子p1Ac指导表达的Cry1Ac蛋白与苏云金芽胞杆菌来源的Cry1Ac蛋白在碱溶性、胰蛋白酶活化、杀虫活性等方面有较好的一致性,从而解决了目前商业化载体大肠杆菌表达cry基因时形成不易溶解的包涵体问题。同时,还对p1Ac指导的cry1Ac基因在大肠杆菌中表达的发酵条件进行了初步探索。     

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。     

苏云金芽胞杆菌的遗传多样性I.遗传标记及其应用

苏云金芽胞杆菌自１９０１年发现以来,经过近一个世纪的研究,其制剂成为目前世界上产量最大的微生物杀虫剂,据统计,世界苏云金芽胞杆菌制剂占微生物杀虫剂总量的９０％～９５％〔１〕。全世界已收集保藏的苏云金芽胞杆菌达４００００株〔２〕,杀虫活性谱剧增,除对鳞翅目昆虫有活性外,相继发现对双翅目（１９７７年）、鞘翅目（１９８３年）、线虫（１９８８年）、原生动物（１９８９年）、扁形动物、蛛形纲（１９９０年）及昆虫纲的膜翅目、同翅目（１９９３年）敏感的苏云金芽胞杆菌菌株,具有丰富的表型多样性,同时也反映其存在丰…     

苏云金芽胞杆菌clpP基因缺失对碱刺激敏感性的影响

[目的]比较苏云金芽胞杆菌与枯草芽胞杆菌在碱性培养条件下生长情况,明确clpp基因在碱刺激条件下的作用.[方法]采用同源重组技术敲除苏云金芽胞杆菌HD73菌株clpP基因,通过在不同pH下生长曲线的测定明确了clpP基因缺失突变体对碱性环境的敏感性,测定clpp基因的缺失对芽胞形成率、芽胞萌发效率和盐胁迫的影响.[结果]苏云金芽胞杆菌在碱刺激后,当培养基pH值为8.9-9.1时可以恢复生长,而枯草芽胞杆菌在pH值为8.2-8.4时可以恢复生长,说明苏云金芽胞杆菌对碱性环境适应能力更强,这有助于作为病原菌的Bt适应昆虫中肠的碱性环境.clpp基因缺失对芽胞形成率和萌发效率没有明显的影响.在将培养基中NaOH终浓度调节至30 mmol/L NaOH时,clpp基因缺失突变体的生长较出发菌株慢.说明ClpP在苏云金芽胞杆菌对碱性环境的适应过程中具有重要作用.     

苏云金芽胞杆菌HD-73菌株sigE基因敲除突变株的构建与特点

SigE因子是芽胞杆菌芽胞形成过程中起重要作用的sigma因子,它控制着众多芽胞形成相关基因的表达.在苏云金芽胞杆菌中,Cryl等杀虫晶体蛋白的表达也受SigE因子的控制.本研究利用同源重组技术构建了苏云金芽胞杆菌库斯塔克亚种标准菌株HD-73 sigE缺失突变株.研究表明:突变株衰亡期提前,丧失了形成芽胞和晶体的能力:cryIAa指导的β-半乳糖苷酶活性分析表明sigE基因对crylAa基因的转录有较大影响.利用载体pHT315携带sigE所在操纵子spoIIG及其启动子序列在突变株中表达,使突变株恢复了产生芽胞和形成杀虫晶体的能力,生长基本恢复正常,这些结果表明SigE因子是Bt库斯塔克亚种菌株产生芽胞和形成晶体所必需的.     

1株产聚-β-羟基丁酸芽胞杆菌的分离、筛选与鉴定

从浙江省金华市花生地土样中筛选、分离纯化得到1株产聚-β-羟基丁酸编号为PX-95的芽胞杆菌,PHB产量为135.81 mg/L。根据形态特征、生理生化特征初步鉴定为芽胞杆菌属蜡样芽胞杆菌群,16S rDNA序列分析显示PX-95菌株与苏云金芽胞杆菌以及蜡样芽胞杆菌均具有高度同源性,最后采用扩增gyrB（DNA促旋酶B亚单位）基因的方法将其鉴定为苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis）。     

苏云金芽胞杆菌sigK 基因插入失活突变体的特点及其对cry3A基因启动子活性的影响

摘要: 【目的】构建苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt) sigK 基因插入失活突变体,分析突变体特点并明确其对cry3A 基因启动子的影响。【方法】采用同源重组技术在苏云金芽胞杆菌HD-73 菌株sigK 基因中插入卡那霉素抗性基因,构建了sigK 基因插入失活突变体。通过生长曲线测定、扫描电子显微镜观察晶体、芽胞形成情况和芽胞计数及SDS-PAGE 等方法分析了突变体的特点; 构建了遗传恢复菌株对上述性状进行了功能验证; 利用启动子融合lacZ 技术检测了cry3A 基因启动子的转录活性。【结果】获得了苏云金芽胞杆菌HD-73 菌株sigK 基因突变体,生长曲线测定表明,突变体较出发菌株在稳定期后期生长较慢; 扫描电子显微镜观察和芽胞计数分析显示,突变体丧失了形成芽胞和晶体的能力; SDS-PAGE 分析表明突变体中伴胞晶体蛋白的表达量明显低于出发菌株和恢复菌株。利用载体pHT315 携带sigK 基因及其启动子在突变株中表达,所获得的遗传恢复菌株恢复了突变株产生芽胞和晶体的能力; sigK 基因的突变可以提高cry3A 基因启动子在产胞后期的转录活性,对cry3A 启动子指导的Cry 蛋白表达量没有显著影响。【结论】本研究证明sigK 基因为苏云金芽胞杆菌芽胞形成所必需,并影响伴胞晶体蛋白的产量; sigK 基因功能的丧失有利于cry3A 基因启动子在产胞后期的转录。     

苏云金芽胞杆菌转座因子的类群和结构

苏云金芽胞杆菌的活性成分主要是杀虫晶体蛋白（ICPs）。已经证明,大多数编码这些蛋白的基因定位于质粒上,在结构上总是与插入序列和转座子相联系。这些具有转座活性的流动因子参与了杀虫晶体蛋白基因的转移,在苏云金芽胞杆菌ICPs基因的变异性上起着极其重要的作用。本文系统介绍苏云金芽胞杆菌转座因子的分类及结构等研究进展,为有目的地利用转座因子提供参考。     

苏云金芽胞杆菌LTS290菌株抑制镰孢菌的作用

旨在扩大苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)的生防范围,通过对Bt LTS290菌株的对峙培养和菌株无菌发酵液对镰孢菌的抑制作用进行研究。结果表明,Bt LTS290菌株可抑制6种马铃薯致病镰孢菌的生长,并且Bt LTS290无菌发酵液的抑菌效果显著。抑菌物质对温度不敏感,经过121℃处理20 min后仍然具有抑菌活性。在p H3-11范围内存放12 h后,抑菌活性变幅不大,并且用蛋白酶K处理后其抑菌活性依然存在。实验证明苏云金芽胞杆菌Bt LTS290是一株可以高效抑制马铃薯致病镰孢菌的生防菌株。     

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HD-73菌株sigL基因突变体的特性分析

[目的]通过分析苏云金芽胞杆菌sigL基因突变体的特征,进一步明确sigL基因在苏云金芽胞杆菌中的功能.[方法]测定了苏云金芽胞杆菌HD-73菌株,sigL基因缺失突变菌株和互补菌株在不同营养成分的培养基中的生长曲线以及在不同氮源条件下的生长情况.分别将调控aco操纵子(编码3-羟基丁酮脱氢酶系统)的转录调节基因acoR和调控bkd操纵子(编码催化支链脂肪酸合成的酶系统)的转录调节基因bkdR的启动子与lacZ基因融合,并转入出发菌株和sigL突变体中,测定β-半乳糖苷酶的活性.[结果]sigL突变体不能利用精氨酸、脯氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、谷氨酰胺、苯丙氨酸、蛋氨酸、色氨酸为唯一的氮源;β-半乳糖苷酶的活性分析表明:在sigL突变体中acoR基因和bkdR基因的启动子活性降低.序列比对分析表明:Bt中的AcoR和BkdR的蛋白结构域与依赖于σL的转录调节因子的保守序列相似.[结论]苏云金芽胞杆菌中sigL基因的缺失可能阻碍了某些重要碳、氮源参与的代谢途径.在Bt中AcoR和BkdR是依赖于σL的转录调节因子.