苏云金芽孢杆菌CrylAb13基因的克隆及表达研究

BtC005是我国自行分离的对多种害虫具有毒杀作用的苏云金芽孢杆菌。经PCR-RFLP系统鉴定,它含有crylAb基因。Southern blot结果显示;PstI酶切C005质粒所得的8.5kb长的DNA片段为crylAb基因的阳性杂交带。以pUCP19为载体,克隆了该片段并证明其含有crylAb基因,对其进行亚克隆和测序,结果表明该基因编码区为3468bp,其编码的蛋白含1155个氨基酸,分子量为130.6kD,等电点为pH4.845。该基因已在GenBank基因库中注册,Accession number为AF254640,并为国际Bt杀虫晶体蛋白基因命名委员会正式命名为crylAb13。将crylAb13基因在Bt无晶体突变株cryB^-中表达,蛋白质电泳结果表明在130kD处有表达带,并证明GryAb对小菜蛾有较高的杀虫活性。     

苏云金杆菌酪氨酸酶基因转化子黑色素的研究

苏云金杆菌(Bacillusthuringiensis,Bt)是使用广泛的杀虫细菌。将构建的含有嗜麦芽假单胞菌酪氨酸酶基因的重组质粒导入苏云金杆菌体内,使后者获得了稳定产生黑色素的能力。所产黑色素是无定形物质,在大多数有机和无机溶剂中溶解度低或不溶解,在碱性溶液中有较好的溶解性,在中性及弱酸性溶液中溶解度低,pH<4时沉淀;可用过氧化氢或次氯酸钠氧化,也能被银离子或硫化氢还原;含有天然物质中少见的自由基,并能清除由紫外线诱导产生的自由基;能吸收所有波长的光线,在紫外波长下吸收值最大,能有效地保护紫外辐射对蛋白质及DNA等生物大分子物质的损害,具有很强的抗辐射作用。使转化子抗辐射能力显著增强,杀虫活性稳定保持;能抵抗病毒的侵袭,生长旺盛;对畜禽安全。     

苏云金芽孢杆菌cry1Ab13基因的克隆及表达研究

BtC0 0 5是我国自行分离的对多种害虫具有毒杀作用的苏云金芽孢杆菌 ,经PCR RFLP系统鉴定 ,它含有cry1Ab基因。Southernblot结果显示 :PstI酶切C0 0 5质粒所得的 8 5kb长的DNA片段为cry1Ab基因的阳性杂交带。以pUCP1 9为载体 ,克隆了该片段并证明其含有cry1Ab基因。对其进行亚克隆和测序 ,结果表明该基因编码区为 3 4 6 8bp ,其编码的蛋白含1 1 5 5个氨基酸 ,分子量为 1 3 0 6kD ,等电点为pH4 845。该基因已在GenBank基因库中注册 ,Accessionnumber为AF2 5 4 6 4 0 ,并为国际Bt杀虫晶体蛋白基因命名委员会正式命名为cry1Ab1 3。将cry1Ab1 3基因在Bt无晶体突变株cryB- 中表达 ,蛋白质电泳结果表明在 1 3 0kD处有表达带 ,并证明CryAb对小菜蛾有较高的杀虫活性。     

苏云金芽孢杆菌Rpp02菌株cry1Ac20基因的克隆及表达

Rpp02菌株是本实验室分离的一株对鳞翅目等多种害虫具有高毒力的苏云金芽孢杆菌莫里逊亚种 (Bacillus thuringiensis subsp. morrisoni), 经PCR检测,它含有cry1Ac基因。对其基因组DNA进行PCR扩增,得到大约4 kb的产物。测序结果表明,该片段含有一个较大的ORF框,基因编码区为3 534 bp,编码1 177个氨基酸,分子量为133.144 kD,pI 4.952, 为弱酸性蛋白质,亮氨酸（Leu）、丝氨酸（Ser）、谷氨酸（Glu）3种氨基酸含量最高,分别为8.0%、7.8%、7.7%。该基因序列与cry1Ac序列同源性达到99%,并被国际Bt杀虫晶体蛋白基因命名委员会命名为cry1Ac20。生物测定表明,该基因在大肠杆菌中得到了表达,表达产物具有较强的杀虫效果,试喂菜青虫48 h后,校正死亡率为88.78%。     

苏云金芽孢杆菌芽孢萌发相关基因gerM的克隆及功能研究

依照蜡状芽孢杆菌gerM基因的保守序列设计引物,从苏云金芽孢杆菌中扩增出640bp的DNA片段。以此为探针,从苏云金芽孢杆菌部分基因组酶切文库中成功地克隆到了一个4·5kb的DNA片段。序列分析表明,该片段包含一个完整的开放阅读框,其预测的编码产物与枯草芽孢杆菌GerM蛋白具有很高的同源性,将该基因命名为gerM。RT-PCR分析表明,gerM基因仅在芽孢形成的过程中表达。通过同源重组的策略构建了gerM基因的阻断突变株。研究表明,gerM基因的破坏影响苏云金芽孢杆菌芽孢萌发的速率和比例。     

苏云金芽孢杆菌vip3A基因的检测及保守性分析

Vip3A蛋白是苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)在营养期分泌的一类新型杀虫蛋白。用PCR方法从114个Bl菌株和41个Bl标准菌株中筛选到39株即约25％的菌株含有vip3A基因。利用所制备的Vip3A蛋白的多克隆抗体对以上含有vip3A基因的Bt菌株进行Western印迹分析,发现多数PCR反应为阳性的菌株都产生89kD大小的蛋白,其中有4株没有Vip3A蛋白的表达。从以上菌株中挑选2个对夜蛾科害虫具有较高和较低毒力的菌株,即S101和6ll,并分别进行vip3A基因的克隆和测序,再与GenBank上所登录的其它6个全长vip3A基因和2个已报道的但未登录GenBank的vip3A基因进行核苷酸和氨基酸序列比较,结果表明,vip3A是一个极其保守的基因。将以上所克隆的2个却3A基因即vip3A—S101和vip3A-611分别插入表达载体pQE30构建了表达质粒pOTP-S101和pOTP-6ll,转化到大肠杆菌M15,经lmmol／L IPTG诱导后均表达89kD大小的Vip3A蛋白。蛋白可溶性试验表明,Vip3A-S101和Vip3A-611分别有48％和35％的蛋白是可溶的。将Vip3A-S101和Vip3A-6ll蛋白和已报道的Vip3A—S184蛋白对初孵斜纹夜蛾(Spodoptera litura)幼虫进行生物测定,结果表明,3个Vip3A蛋白对斜纹夜蛾幼虫毒力没有显著性差异,这说明了Vip3A个别氨基酸的变化对蛋白的杀虫活性没有影响。     

苏云金芽孢杆菌cry基因研究进展

从cry基因的分类、cry基因与转座因子的关系、cry基因的表达调控以及cry基因的作用机理等 4个方面综述了cry基因的研究进展 ,并简要展望了其研究和应用前景。     

苏云金芽孢杆菌蜡螟变种伴孢晶体蛋白基因的克隆及表达

用改进的碱解法分析基因供体菌苏云金芽孢杆菌蜡螟变种81-6(Bacillus thuringiensis var.galleriae 81-6)株有两种小质粒和一种大质粒。 将碱解法抽提到的质粒用Pstl完全酶解,与同样用PstI完全酶解的载体质粒pcAMPUC连接,以此重组质粒转化苏云金杆菌无晶体蛋白突变株 Bacillus thuringiensis var,kurstaki HD-1 Cry—B株的原生质体。用ELlSA法筛选到一株阳性转化菌落,分析了其质粒组成和插入片段的大小。毒性试验显示阳性转化子对昆虫幼虫有毒杀作用。     

苏云金杆菌以色列亚种几丁质酶基因的克隆及序列分析

从苏云金芽孢杆菌以色列亚种（Bacillus thuringiensis subsp israelensis)中提取基因组DNA,通过合成1对特异性引物,用touchdown PCR的方法扩增几丁质酶ichi基因序列（GenBank登录号：AF526379）。ichi序列全长为2570bp,含有1个2067bp的开放阅读框（ORF）,编码688个氨基酸,推测分子量为75.79kDa,等电点pI=5.90的几丁质酶前体。序列和结构比较分析表明：Ichi氨基酸序列与蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus)28-9几丁质酶CW、蜡状芽孢杆菌CH几丁质酶B及苏云金芽孢杆菌墨西哥亚种几丁质酶的同源性分别为97.24%、97.18%、97.63%,而与苏云金芽孢杆菌巴基斯坦亚种的同源性只有63.07%。Ichi编码区由分泌信号肽（46AA）、催化区（105AA)、粘蛋白Ⅲ型同源区（74AA）及几丁质结合区（40AA）组成。     

苏云金芽孢杆菌以色列亚种cyt1 Aa基因在球形芽孢杆菌中表达

将编码cyt1Aa基因和 p2 0蛋白基因的DNA片段分别克隆连接于两个不同的穿梭载体 pBU 4和pMK 3上 ,构建了重组质粒 pBA 30和 pMA 6,通过电击法 ,将重组质粒分别转化 B .s野生株2 2 97,获得了转化菌株Bs 97 30和Bs 97 6。SDS PAGE和Westernblot分析证实了cyt1Aa基因在转化菌株Bs 97 30中获得了表达 ,而在转化菌株Bs 97 6中未检测到cyt1Aa基因表达的蛋白。转化菌株Bs 97 30中 ,cyt1Aa基因与B .s二元毒素基因同步于菌体生长的对数期起始表达 ,并持续至芽孢形成。生测结果表明 ,转化菌株Bs 97 30中cyt1Aa基因的表达并未明显增强其对敏感和抗性致倦库蚊幼虫的毒力。其原因可能是弱毒性的 cyt1Aa蛋白在转化菌株中的表达量不高。     

Expression of mel gene improves the UV resistance of Bacillus thuringiensis

Aims:  To improve ultraviolet (UV) resistance of Bacillus thuringiensis for increasing the duration of the Bt product applied in the field, a genetically engineered strain Bt TD841 that produced both melanin and Cry1A protein was constructed, and its UV resistance was evaluated in the laboratory.
Methods and Results:  Melanin quantitative analysis revealed that the recombinant strain Bt TD841 could synthesize 0.15 mg melanin ml⁻¹ sporulated culture. Atomic force microscopy confirmed the production of diamond crystal and SDS-PAGE results showed the expression of the 130 kDa Cry1A protein. Bioassay results demonstrated that the LC₅₀ value of Bt TD841 was 3.69 μl ml⁻¹ against Helicoverpa armigera and the UV resistance of this recombinant was enhanced 9.7-fold compared to its parental strain Bt HC42 after 4-h UV irradiation.
Conclusion:  Expression of the mel gene can significantly increase UV resistance of B. thuringiensis.
Significance and Impact of the Study:  This is the first report on genetically engineered Bt strain with co-expression of melanin and the insecticidal crystal proteins gene, and the results may offer a practical solution for improving the photoprotection of Bt products in field application.     

苏云金芽胞杆菌cryⅡ基因的克隆和表达

分离的苏云金芽胞杆菌(Bacillus-thuringiensis)YBT-791对鳞翅目小菜蛾(Plutellaxylostella)有毒力,将其质粒DNA提纯,经HindⅢ酶切后与杀虫晶体蛋白cryⅡ基因探针杂交,显示出分子量分别为5kb和9．4kb两条DNA阳性片段。把5kb的DNA阳性片段克隆到pUCl8的HindⅢ位点上并转化大肠杆菌TGl,经酶切和杂交检测,证明斑点杂交阳性克隆子中含有5kb的cryI片段。把这个含cryⅡ基因的5kbHindⅢ片段进行亚克隆,将4kb的BamHI－Pstl酶切片段插入穿梭载体pXl61中,并用电脉冲法克隆于苏云金杆菌不产伴胞晶体的突变株中,得到产生单一cry Ⅱ基因编码的杀虫晶体蛋白的克隆菌株M一5。经电镜观察,该克隆菌株能形成出发菌YBT－791多种形态伴胞晶体中的一种方形伴胞晶体;经免疫双扩试验,它只能与Cry Ⅱ晶体蛋白抗血清形成沉淀线;经SDS—PAGE电泳,克隆菌的伴胞晶体只含有一种65kDa的晶体蛋白。生物测定结果表明它既对鳞翅目小菜蛾(Piutella xylostella)有毒性,又对双翅目致倦库蚊(Culex quinquefasciatus)有毒性。     

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因cry1Ab16的克隆及表达

通过对已知cry1类基因以及已发表的cry1Ab的序列进行分析,分别设计了引物P1、P2、P3和P4,首次从无晶体的芽胞杆菌AC11中扩增到一个苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白（Insecticidal crystal protein, ICP）cry1Ab类基因。测序结果显示该基因与已知的cry1Ab1基因有8个核苷酸不同,编码的蛋白有7个氨基酸差异。此基因已登录GenBank,并命名为新亚型基因cry1Ab16 (Ac. NO. AF375608)。Southern杂交结果进一步证实该基因存在于菌体的质粒上。将cry1Ab16基因克隆到Escherichia coli表达载体pQE30上并转化E. coli M15。Western印迹分析表明,E. coli M15表达了130 kD的Cry1Ab16蛋白,但此蛋白不稳定,大部分降解成65 kD的蛋白。将表达Cry1Ab16 蛋白的大肠杆菌用涂布法对三龄小菜蛾（Plutella xylostella）毒力测定,其LC50为258.3mg/L;对其他夜蛾科害虫的生长发育也有明显的抑制作用。     

苏云金杆菌毒素调控基因plcR的特性与表达

根据蜡状芽胞杆菌plcR基因和papR基因序列设计特异引物,对6个Bt菌株（WB1、WB7、WB9、HD98、8010、8311）及5个Bc菌株（6A1、6A2、6A3、6A4、6S1）进行了PCR检测.结果显示,3个Bt菌株及4个Bc菌株含有plcR-papR基因.克隆了Bt8010、Bc6A2和6A3的plcR、papR基因,核苷酸序列分析表明,三个菌株的plcR、papR基因与NCBI数据库中的Bt、Bc及Ba相应序列都有很高的相似性.Bt8010的plcR基因编码框由846个核苷酸组成,可编码282个氨基酸;papR基因的编码框由144个核苷酸组成,可编码48个氨基酸.推导的氨基酸序列分析表明,Bt8010 的PapR有21个氨基酸的信号肽序列,PlcR没有信号肽序列.与Bc6A2、6A3和Bc 569相比,Bt8010 的PlcR和PapR在氨基酸序列上与Bc 相应序列存在相对较大的差异.将plcR-papR基因连接到表达载体pHT304中,并转化至大肠杆菌JM109中成功进行了表达,为研究Bt plcR基因的功能奠定了基础.     

Bt4.0718 cry1Ac基因的克隆与表达分析

在基因库中比对14种cry1Ac基因序列,发现了同源性很高的上游启动子区域和下游终止子区域。根据这一同源序列设计引物,从B t4.0718中扩增出包含双启动子和终止子的4.2 kb片段,用PCR-RFLP检测确定其中含有cry1Ac基因。然后将此片段克隆到穿梭载体pHT304中,转化大肠杆菌DH5α和B t无晶体突变株XZM-101。同时,利用原子力显微镜观察发现重组菌株BXZM34能够产生菱形晶体。     

苏云金芽孢杆菌生产菌株溶原性噬菌体pep基因的克隆、表达及功能分析

溶原性噬菌体的随机爆发是微生物杀虫剂苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,B.t)发酵生产的首要危害.[目的]本文的目的就是通过研究B.t生产菌株溶原性噬菌体的遗传背景,以便从分子水平上控制其在生产中的随机爆发.[方法]通过对广东梅州某公司的生产菌株MZ1采用Mitomycin C进行诱导,提取噬菌体颗粒MZTP01的基因组DNA,克隆和表达该噬菌体的pep基因,并进行了功能分析.[结果]诱导获得的溶原性噬菌体MZTP01斑点清晰,直径约1mm,成斑时间12h;从噬菌体基因组DNA双酶切(Hind Ⅲ/EcoR Ⅰ)片段中回收长度为2362bp的D片段(Genbank登录号:AY639599),又从D片段中克隆了长度为1101bp、编码367aa、分子量为47kDa的Pep基因,表达载体M15(pQE30pep)在大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)中表达获得了47kDDa的清晰表达带,在1h时开始产生蛋白并有逐步上升的趋势;Western blot也在47kDa处得到一条清晰的条带;可溶性分析表明PEP蛋白在重组菌株中是以不可溶的包含体形式存在的,该蛋白的产生明显地抑制了宿主的生长速度;噬菌体PEP氨基酸序列之间的同源性比较表明,噬菌体MZTP01 PEP蛋白与来自E.coli K12噬菌体的PEP蛋白的同源性程度最大.[结论]我们获得了一种新的噬菌体MZTP01,并首次报道了该噬菌体D片段的核苷酸序列及pep基因的功能,试验证明PEP表达蛋白能够水解酪蛋白,其活力相当于0.3mg/mL的胰蛋白酶.     

Cloning and expression of an entomocidal protein gene from Bacillus thuringiensis galleriae toxic to both lepidoptera and diptera

Abstract A gene encoding a 61 kDa entomocidal (P2) protein from Bacillus thuringiensis galleriae was cloned in Escherichia coli using oligonucleotide probes corresponding to N- and C-terminal DNA sequences of a Kurstaki P2 gene. When the gene of a 5.8 kb Hin dIII fragment was transformed into B. subtilis on a shuttle vector, sporulation was completely inhibited and expression could not be detected. When B. megaterium was transformed with the same plasmid, only 10% of the cells sporulated and a 61 kDa P2 protein which cross-reacted with kurstaki P2 antiserum was synthesised. Cell lysates of the transformed B. megaterium were found to be toxic to both lepidopteran and dipteran larvae.     

带cry3Aa启动子的aiiA基因在苏云金芽胞杆菌中的表达

N 乙酰高丝氨酸内酯 (N acyl homoserinelactones,AHLs) ,是一类数量感知 (Quorum sensing)系统中的信号分子 ,它参与诱导调控许多植物病原菌致病基因的表达。苏云金芽胞杆菌的AiiA蛋白能降解这类AHLs分子 ,进而可减弱病原菌致病基因表达产生的病害。苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因cry3Aa的启动子是一种不依赖芽胞形成的启动子 ,它相对于其它cry类基因的启动子有启动基因转录时间早 ,转录时间长的优点。通过重叠延伸PCR ,用杀虫晶体蛋白基因cry3Aa启动子替换编码AiiA蛋白的基因aiiA自身的启动子 ,构建了融合基因pro3A aiiA。将融合基因装入穿梭载体pHT3 0 4的BamHI SphI位点 ,得到重组质粒pBMB686并转化苏云金芽胞杆菌无晶体突变株BMB171,重组菌株BMB686的AiiA蛋白表达量在各个生长时期均高于对照菌株 ,对AHLs分子的降解活性和对胡萝卜软腐欧文氏菌感染马铃薯产生病害的抑制能力也明显优于对照菌株     

苏云金杆菌vip3A基因的克隆、表达及杀虫活性分析

用全长PCR方法从野生型苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis ,Bt)菌株S184中克隆了2.3kb大 vip3A基因并进行了序列分析。将vip3A-S184基因插入表达载体pQE30构建了表达质粒pOTP,转化大肠杆菌M15,转化子经1mmol/L IPTG诱导后可表达89kD大小的Vip3A-S184蛋白,并得到Western blot证实。蛋白可溶性试验表明,目的蛋白中约有19％是可溶的,用透射电镜观察到大多数蛋白是以包涵体形式存在的。因此,可以在自然条件下进行目的蛋白的纯化和对家兔进行免疫制备多克隆抗体,用于苏云金杆菌Vip3A蛋白表达的检测。利用IPTG进行诱导培养的菌液对甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）,斜纹夜蛾（S.litura)和棉铃虫（Helicoverpa armigera)等3种害虫的初孵幼虫进行生物测定,结果表明,Vip3A-S184蛋白对夜蛾科害虫具有较高的杀虫活性。