AcMNPV chiA基因表达产物对棉铃虫围食膜的破坏及对Bt和NPV的增效作用

采用PCR方法扩增出苜蓿银纹夜蛾(Autographa californica)核型多角体病毒(AcMNPV)几丁质酶基因(chiA)编码区1.6kb全长片段,并将该片段分别克隆至原核表达载体pET30a和杆状病毒BactoBac表达系统转移载体pFastBac中,分别在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)和草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)细胞系Sf-9中进行了表达。SDS-PAGE分析表明,在大肠杆菌和昆虫细胞中均有效表达了60kD的蛋白。将表达产物饲喂5龄棉铃虫(Helicoverpa armigera)幼虫后取其围食膜,扫描电镜结果显示,围食膜结构遭到破坏形成大量孔洞。生物测定结果表明,以上两种表达产物对苏云金芽孢杆菌(Bt)和核型多角体病毒(NPV)均具有增效作用。以AcMNPVChiA在大肠杆菌和细胞系Sf-9中的表达产物分别与BtCry2Ac蛋白混合饲喂棉铃虫初孵幼虫,增效率分别为33.4%和54.5%,其LT50较对照处理分别缩短了17.8和20.6h;当AcMNPVChiA在大肠杆菌和细胞系Sf-9中的表达产物分别与甘蓝夜蛾(Mamestra brassica)核型多角体病毒(MbNPV)混合处理棉铃虫初孵幼虫时,其LT50与对照比较分别缩短了16.6和22.4h。     

BmNPV几丁质酶基因的表达及其产物对Bt杀虫剂的增效作用

用PCR方法分别扩增出BmNPV几丁质酶基因编码区全片段和去信号肽片段。将全片段克隆入原核表达载体pET28a，在大肠杆菌(Escherichia coli)BL21(DE3)进行融合表达。将去信号肽片段克隆入pFastBacb转移载体，重组到杆状病毒Bac-to-Bac表达系统，在粉纹夜蛾(Trichoplusia ni)细胞系(Tn-5B1-4)中进行融合表达。SDS-PAGE分析和薄层扫描显示，2片段均得到高效表达，表达产物分别占细胞总蛋白的22％和12％。将以上2种表达产物加入Bt菌液中喂食2龄家蚕(Bombyx mori)，观察并记录不同处理下家蚕的死亡时间及体重。结果表明，2种表达产物对Bt杀虫剂均有明显的增效作用。取食添加以上2种表达产物的家蚕与对照处理相比，LT50分别提前24．5和24．6h，体重增量约是对照组的1／4。     

表面展示棉铃虫钙粘蛋白基因细胞系的建立

为研究苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis杀虫晶体蛋白与其受体钙粘蛋白的相互作用,本研究利用苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus,AcMNPV)囊膜蛋白GP64细胞膜锚定的特点,将172 bp的N端信号肽(GP64 signal peptide,gp64sp)和135 bp的C端膜锚定区域(GP64 C-terminal transmembrane domain,gp64ctd)连接,并在中间添加了一段含有6个酶切位点的序列,再连接到表达载体pIZ/V5-His,成功构建了一个使外源基因在细胞膜上表达的重组载体pIZ/V5-gp64.将扩增的3 882 bp的棉铃虫钙粘蛋白(Helicoverpa armigera cadherin,HaCAD)基因重复区和近膜区片段与重组载体pIZ/V5-gp64进行酶切和连接,构建重组载体pIZ/V 5-gp64-HaCAD,将其转染棉铃虫细胞系Ha-E-1,通过筛选、细胞克隆和PCR验证,获得了重组钙粘蛋白基因的转基因细胞系Ha-T-CAD.免疫荧光法检测证实,钙粘蛋白在转基因细胞系Ha-T-CAD中成功表达.Western blot检测发现,在Ha-T-CAD细胞的膜蛋白中有140 kD大小的钙粘蛋白.转基因细胞系Ha-T-CAD的构建将为Bt杀虫晶体蛋白作用机理以及昆虫对Bt毒素的抗性机制研究提供基础资料.     

杆状病毒AcMNPV orf59基因的克隆表达、抗体制备及亚细胞定位

用PCR方法从苜蓿丫纹夜蛾核多角体病毒（Autographa californica nucleopolyhedrovirus,AcMNPV）基因组中扩增到orf59基因,插入原核表达载体pET-32a(+),构建pET-Ac59质粒,再将该质粒转化大肠杆菌BL21,在IPTG诱导下表达了分子量约为30kDa的融合蛋白。用纯化的表达产物免疫新西兰大白兔制备了多克隆抗体,应用该抗体检测了AcMNPV感染的昆虫宿主细胞（Sf9）中orf59基因的表达,结果显示：在感染后的细胞中有两条分子量分别约为38kDa和25kDa蛋白质带能与所制备的抗体发生特异性反应。间接免疫荧光分析发现：在病毒感染的晚期,Ac59蛋白同时存在于所感染宿主的细胞核和细胞质中。这些研究为下一步深入进行Ac59功能的研究奠定了一定的基础。     

棉铃虫核型多角体病毒ORF27基因的表达和细胞内定位

棉铃虫核型多角体病毒（HaSNPV）ORF27编码区全长768bp，编码255个氨基酸残基组成的多肽，预计分子量29.5kD。PCR扩增获得该基因，克隆到融合表达载体pGEX-4t-2中，表达蛋白分子量55.5kD，表达量约占细菌总蛋白的9.2%。割胶透析法纯化融合蛋白，免疫家兔制备多克隆抗体。再把该基因插入到转移载体pFastBacHTb，转化大肠杆菌DH10Bac感受态细胞，构建重组病毒；提取病毒基因组DNA，在Lipofectin介导下转染昆虫细胞Tn-5B1-4。表达蛋白分子量为32kD，表达量约占细胞总蛋白的2.9%。将ORF27在昆虫细胞中表达产物固定，免疫电镜法确定表达蛋白主要存在于细胞的细胞质中。ORF27基因表达及在细胞内定位为其进一步研究提供了基础。     

牛抗菌肽Bac7-Bac5-β串联基因在昆虫杆状病毒系统中的表达及表达产物的研究

根据Gen bank中公布的牛抗菌肽bac7、bac5和防御素（LAP）成熟肽基因序列,人工合成了抗菌肽融合基因Bac7-Bac5-β,克隆到BAC-TO-BACTM重组杆状病毒表达系统的pFAST HTb载体中,构建了重组转座载体pFASTBac-B7-B5-β,转化DH10Bac大肠杆菌感受态细胞,PCR方法筛选阳性菌落,抽提大分子质粒DNA,获得重组杆状病毒穿梭载体Bacmid-B7-B5-B,转染昆虫草地夜蛾Sf9细胞出现病变后,收集含有重组病毒颗粒的培养上清,重新感染草地夜蛾Sf9单层细胞,收集Sf9细胞超声破碎,12%SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳可见表达的融合蛋白带,分子量大小为20kD,与预测大小相符,表达量约占细胞总蛋白的10.6％。体外抑菌实验表明重组的rB7-B5-B蛋白对大肠杆菌具有抑菌活性,本研究为新型抗菌制剂的研制和开发奠定了基础。     

粉纹夜蛾颗粒体病毒重组增效蛋白的生物学特性

在大肠杆菌(Escherichiacoli)中表达的粉纹夜蛾颗粒体病毒(Trichoplusianigranulovirus)重组增效蛋白P96能显著提高多种微生物杀虫剂对多种害虫的毒力,具广谱增效活性。基于SDS-PAGE和一系列生物测定进一步研究P96的生物学特性,结果表明:P96在大肠杆菌中表达时形成包涵体较为稳定,但4!存放3个月后有部分解离;P96包涵体可由Na2CO3打开或由棉铃虫(Helicoverpaarmigera)5龄幼虫离体中肠液有效溶解;取食1.9×105￣1.9×106OBs(occlusion-bodies)/mLP96后,棉铃虫幼虫围食膜上的肠粘蛋白基本降解完全;随P96浓度增加,其增效活性愈强,至6.76×105OBs/mL时趋于饱和;金属螯合剂乙二胺四乙酸对P96的增效活性有强烈抑制作用。对P96上述生物学特性的了解,为P96具生物活性提供了生物测定之外的证据支持,并为其合理生产应用提供了依据。     

Ghppo1基因在棉花防御中的表达及功能分析

诱导型抗性在植物防御植食性昆虫过程中起到重要作用,植物可通过基因和信号通路调控植物与害虫之间的互作。本研究以转Bt+Cp TI(苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)+豇豆胰蛋白酶抑制剂(cowpea trypsin inhibitor))基因的抗虫棉品种中棉所41为材料,使用定量PCR分别测定棉铃虫(Helicoverpa armigera)危害、喷施茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me-JA)和水杨酸甲酯(methyl salicylate,Me-SA)等处理0、6、12、18和24h后,棉花Ghppo1(Gossypium hirsutum polyphenol oxidases 1)基因、茉莉酸途径关键基因Gh AOS(Gossypium hirsutum allene oxide synthase)、Gh COI1(Gossypium hirsutum coronatine insensitive1)表达量变化。交互取食试验测定1龄棉铃虫诱导及茉莉酸甲酯诱导18 h后棉花饲喂3龄棉铃虫与甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)虫重变化。以了解棉花Ghppo1基因在棉花诱导型抗性及棉花-棉铃虫互作关系中的作用。结果表明,1龄棉铃虫取食以及喷施Me-JA能够诱导棉花Ghppo1基因表达量显著升高,而3龄棉铃虫取食及喷施Me-SA不能诱导棉花Ghppo1基因表达量升高。此外棉花多酚氧化酶(polyphenol oxidases,PPOs)同样受1龄棉铃虫取食和茉莉酸甲酯诱导,而不受3龄棉铃虫和水杨酸甲酯诱导。1龄棉铃虫取食能够诱导茉莉酸途径关键基因Gh AOS和Gh COI1表达量显著上升。交互取食试验结果表明1龄棉铃虫诱导后的棉花植株能够抑制3龄棉铃虫及甜菜夜蛾的生长发育。棉花Ghppo1基因受茉莉酸途径而不受水杨酸途径调控,棉花Ghppo1基因参与棉花对棉铃虫的诱导型抗性反应。本实验结果表明,1龄棉铃虫可明显提高棉花对棉铃虫及甜菜夜蛾的抗性,棉花Ghppo1基因在棉花对棉铃虫与甜菜夜蛾抗性中发挥重要作用。     

苏云金芽胞杆菌营养期杀虫蛋白vip3A-LS1基因的克隆与表达

从土壤中分离得到营养期对鳞翅目害虫高毒的苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)LS1菌株,分子检测该菌株中存在营养期杀虫蛋白基因,进行了该基因的克隆和表达。设计全长基因引物扩增得到了约2.3kb的靶片段,序列分析证实为新vip3A基因,命名为vip3A-LS1,GenBank登录号为DQ016968,Bt基因命名委员会命名为Vip3Aa22。该基因推导蛋白与其它已知同源蛋白有8个氨基酸不同。构建vip3A-LS1基因的表达载体,SDS-PAGE检测约88kD目的蛋白大量表达;生物测定表明,胞内可溶性蛋白对棉铃虫(Helicoverpa armigera)和甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)活性最高。纯化蛋白对初孵棉铃虫和甜菜夜蛾的LC50分别为73.6和32.2μg/g。     

甜菜夜蛾核型多角体病毒（SeNPV）对非宿主细胞的病理影响

甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）核型多角体病毒（SeNPV）克隆株G1、G3、G4及SeNPV1感染SpIm、BmN4和Ld652y细胞报，均能引起细胞凋亡现象。SpIm细胞感染96h后，大部分细胞死亡，形成葡萄状小泡，但能在个别细胞中形成病毒多角体；BmNr4细胞感染48h后，细胞内颗粒状物质增多，72h后全部死亡，脱壁上浮；Ld652y细胞被G3及SeNPV1感染 72h后解体成颗粒状，而G1、G4只能令部分细胞死亡。Westreren Blot及SlotBlot分析表明：SeNPV克隆株能在SpIm及BmN4细胞中复制病毒DNA，且能在SpIm细胞中形成多角体蛋白，但不能在Ld652y细胞中复制DNA。     

苏云金杆菌营养期杀虫蛋白vip3A-LS1基因的克隆与表达

从土壤中分离得到营养期对鳞翅目害虫高毒的Bt LS1菌株。分子检测菌株中存在营养期杀虫蛋白基因，进行了该基因的克隆表达。设计全长基因引物扩增得到了约2.3kb的靶片段；克隆序列分析证实为新Vip3A基因，命名为Vip3A-LS1，GenBank登录号DQ016968，Bt基因命名委员会命名为Vip3Aa22。该基因推导蛋白与其它已知同源蛋白8个氨基酸不同。构建vip3A-LS1基因的表达载体，SDS-PAGE检测约88kD目的蛋白大量表达；生物测定表明，胞内可溶性蛋白对棉铃虫和甜菜夜蛾活性最高。纯化蛋白对初孵棉铃虫和甜菜夜蛾的LC50分别为73.6和32.2µg/g。     

我国Bt棉花商业化的环境影响与风险管理策略

Bt转基因棉花于1997年在我国商业化种植，到2006年种植面积已达棉花总面积的70％。环境影响监测表明，Bt棉花有效地控制了棉铃虫和红铃虫的发生和为害，但盲蝽蟓类害虫演化上升成为棉田的主要害虫。抗性分析显示，虽然棉铃虫自然种群对Bt棉花抗性基因频率没有明显的变化，但Bt棉花髙强度种植地区的棉铃虫耐受性正逐年提高，已成为影响Bt棉花持续利用的主要因素。基于Bt棉花环境风险和影响因子的综合分析，本文讨论了Bt棉花环境风险的管理策略。     

苏云金芽孢杆菌WB9菌株cry2Ac4基因的克隆及表达

WB9是我国分离自武夷山的对多种重要农业害虫具有高毒力的苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)菌株,经PCR-RFLP鉴定含有cry2Ac基因。根据cry2基因序列设计引物,以WB9质粒为模板扩增cry2Ac全长基因,与大肠杆菌(Escherichia coli)克隆载体pMD18-T连接获得含有cry2Ac全长基因的重组质粒pMD2Ac并测序。该基因在GenBank上登录号为DQ361267,被Bt国际命名委员会正式命名为cry2Ac4。通过亚克隆方法将cry2Ac4基因插入穿梭表达载体pHT315获得重组表达质粒pHT2Ac,将其转化大肠杆菌SCS110和Bt无晶体突变株HD73 Cry-,得到的工程菌能正常表达70 kD蛋白,形成方形晶体。生物测定结果表明,cry2Ac4基因表达产物对桔小实蝇(Bactrocera dorsalis Hendel)幼虫具有显著的毒杀作用,但对小菜蛾(Plutella xylostella)和致倦库蚊(Culex fatlgans)幼虫基本没有效果。     

ISO-DALT和IPG-DALT系统分离棉铃虫Cry1Ac受体比较

利用双向电泳分离棉铃虫中肠Cry1Ac受体蛋白,对于进一步明确棉铃虫受体的种类、发现新受体、寻找可能与抗性有关的受体非常重要。根据第一向等电聚焦的方式不同,可将双向电泳分为两种系统：ISO-DALT(isoelectric focus-dalton weight)和IPG-DALT（immobilized pH gradient-dalton weight）。确定最适合的双向电泳方法,可以为进一步研究受体蛋白奠定基础。本研究比较了ISO-DALT和IPG-DALT两种双向电泳系统结合western blotting技术分离棉铃虫中肠Cry1Ac受体蛋白的效果。结果表明,这两种系统都可以用于棉铃虫Cry1Ac受体的分离,ISO-DALT对受体分离效果比IPG-DALT更好,ISO-DALT比较经济但对后续的质谱工作不利,IPG-DALT较昂贵但有利于进行后续试验。     

棉铃虫线粒体cox2基因的克隆、序列及系统学分析

利用兼并性引物克隆出棉铃虫线粒体细胞色素氧化酶亚基Ⅱ基因(cox2),cox2基因编码框包含682个核苷酸,编码227个氨基酸的蛋白质;起始密码子为ATG,终止密码子仅有一个T组成。利用GenBank数据库搜索了其他12种昆虫的线粒体cox2基因序列,通过同源性比较,发现棉铃虫的cox2与鳞翅目4种蚕的cox2同源性最高,核苷酸和氨基酸序列同源性分别达到85%~88%和93.0%~94.7%。同时,根据cox2核苷酸和编码的氨基酸序列进行了13种昆虫的分子系统学分析的探讨,发现分子系统树与形态分类基本一致,但略有差异。     

烟夜蛾泛素延伸蛋白基因的克隆与表达

应用RT-PCR技术，从烟夜蛾(Helicoverpa assulta)幼虫脂肪体组织总RNA中反转录扩增泛素延伸蛋白基因的cDNA片段，扩增得到的片段全长390bp，编码一个长为129个氨基酸残基的蛋白质，预测分子量14.8kDa。同源性分析表明，此cDNA序列为ubiquitin-53aa extension protein(ubi-53，UBE)基因，在泛素蛋白后融合了一个核糖体L40蛋白(ribosomal L40 protein)。使用Clustal W软件，对cDNA编码的氨基酸序列进行了同源性分析，分析表明：烟夜蛾的泛素延伸蛋白氨基酸序列与其他真核生物泛素延伸蛋白氨基酸序列高度同源（90%－98%），与棉铃虫核多角体病毒(HaSNPV)泛素的同源性为69%。将烟夜蛾的UBE基因克隆到原核表达载体pGEX-4T-2上，转化大肠杆菌BL21(DE3)，经IPTG进行诱导表达，电泳检测到一条约40kDa大小的外源蛋白，用鼠抗GST抗体进行Western blot检测表明原核表达蛋白是目的蛋白。     

Antifeedant effects of the limonoids from Entandrophragma candolei (Meliaceae) on the gram pod borer, Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae)

The biological activity of the limonoids prieurianin and epoxyprieurianin isolated from Entandrophragma candolei (Harms) (Meliaceae) and their respective acetates was assessed using the gram pod borer, Helicoverpa armigera (Hubner) (Lepidoptera: Noctuidae). The compounds exhibited strong antifeedant activity in a diet choice bioassay with epoxyprieurianin acetate being most effective with 48.3 ppm deterring feeding by 50% (DI50) and prieurianin the least effective (DI50 = 91.4 ppm). The effect on growth of larvae was concomitant with the reduced feeding by neonate and third instar larvae. In nutritional assays, all the compounds reduced growth and consumption when fed to larvae without any effect on efficiency of conversion of ingested food (ECI), suggesting antifeedant activity alone. No toxicity was observed nor was there any significant affect on nutritional indices following topical application, further suggesting that prieurianin-type limonoids act specifically as feeding deterrents.     

苏云金芽孢杆菌cry2Aa基因的克隆、表达与活性

B-8-G和Ly30是我国自行分离的对多种重要农业害虫具有高毒力的苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）菌株,经PCR-RFLP鉴定均含有cry2Aa基因.根据cry2Aa全长基因序列设计特异引物,以B-8-G总DNA为模板扩增其中的cry2Aa全长基因,与大肠杆菌（Escherichia coli）表达载体pET-21b相连接,获得含有cry2Aa全长基因的重组质粒pET2Aa,该基因在大肠杆菌BL21菌株能够正常表达65 kD蛋白.通过构建Ly30总DNA文库方法从中筛选获得cry2Aa基因,将其连接至Bt-E.coli穿梭表达载体pHT315上,转化Bt无晶体突变株HD-73中,该基因能正常表达65 kD蛋白,并形成立方体状晶体.这两种基因序列已被国际Bt基因命名委员会分别正式命名为cry2Aa9和cry2Aa10.杀虫生物活性测定结果表明cry2Aa基因表达产物对黄胫小车蝗（Oedaleusinfernlis）、尖音库蚊（Culex pipiens）、黑翅伊蚊（Aedes melanopterus）、水稻二化螟（Chilo suppressalis）和小菜蛾（Plutellaxylostella）幼虫均具有显著的毒杀作用.首次报道cry2Aa10基因表达蛋白对蝗虫、库蚊具有杀虫活性.这些基因的获得,将为高效工程菌和抗虫转基因植物的研制提供了新的基因资源.