cry1Ac基因启动子表达Vip3Aa蛋白特性分析

苏云金芽胞杆菌cry基因启动子常用于构建蛋白表达载体。为探讨苏云金芽胞杆菌cry基因启动子指导Vip3Aa蛋白表达情况及杀虫活性,以p UC19载体为基础,运用重叠引物PCR方法构建Vip3Aa11表达载体,并与由T7启动子指导的Vip3Aa11表达蛋白杀虫活性、抗胰蛋白酶稳定性比较,初步探索发酵条件。结果表明,cry1Ac启动子与T7启动子均在上清液中表达大小为88 ku Vip3Aa11蛋白,对甜菜夜蛾、棉铃虫杀虫活性差异不显著,cry1Ac基因启动子在37℃、48 h更适合Vip3Aa11蛋白的表达,为vip基因表达、功能验证及杀虫机理等研究提供新思路。     

苏云金芽孢杆菌cry1Da5基因的克隆与表达

采用5对引物组合经2轮PCR扩增对苏云金芽孢杆菌QL75-2菌株中的cry基因进行鉴定,克隆得到1个cry1Da型基因片段。通过设计全长引物扩增得到该cry基因的全长序列,转入原核表达载体pET-28a中,在大肠杆菌BL21(DE3)中进行表达,最后对表达蛋白进行生物活性分析。序列分析结果表明,该cry1Da基因全长3 495 bp,推测其编码1 164个氨基酸,组成分子量约132.01 ku的蛋白质。该预测蛋白质与已知的Cry1Da3蛋白质具有最高的序列同源性(99.7%),该基因被国际杀虫晶体蛋白基因命名委员会正式命名为cry1Da5。生物活性分析结果表明,Cry1Da5蛋白质对鳞翅目的甜菜夜蛾幼虫具有较强的杀虫活性,其LC_(50)为21.47μg/mL,而对鳞翅目的棉铃虫幼虫无杀虫活性。因此,cry1Da5基因可作为一个新的cry基因资源在甜菜夜蛾的生物防治中应用。     

Vip3Aa10与甜菜夜蛾刷状缘膜囊泡的结合特性

【目的】营养期杀虫蛋白Vip3A是一种由苏云金芽孢杆菌在对数生长期产生的新型杀虫毒素。Vip3A与敏感昆虫中肠上皮细胞的结合是其发挥杀虫活性的关键步骤。为进一步探究Vip3A毒素的杀虫机理,研究Vip3Aa10与甜菜夜蛾刷状缘膜囊泡(BBMVs)的结合特性。【方法】在大肠杆菌中用IPTG诱导表达Vip3Aa10,用亲和层析和离子交换层析的方法纯化蛋白,并用胰蛋白酶活化Vip3Aa10,得到Vip3Aa10-T。然后分析Vip3Aa10前毒素和Vip3Aa10-T对甜菜夜蛾的杀虫活性,用免疫印迹法和配体印迹法分析Vip3Aa10-T与甜菜夜蛾BBMVs的结合特性以及在甜菜夜蛾BBMVs上的结合蛋白。【结果】Vip3Aa10-T与Vip3Aa10前毒素对甜菜夜蛾的杀虫活性很高。Vip3Aa10-T在pH8.0时更容易与甜菜夜蛾BBMVs结合,并且能够与非敏感性昆虫黄粉虫BBMVs结合。在相同pH条件下,Vip3Aa10前毒素比Vip3Aa10-T更容易与甜菜夜蛾BBMVs结合。Vip3Aa10-T在甜菜夜蛾BBMVs上有4条结合蛋白,其分子量分别为80、38、31和22kDa。【结论】活化的Vip3Aa10与甜菜夜蛾BBMVs的结合是pH依赖性的,并且能与BBMVs上的4个蛋白结合。     

Vip3Aa10与甜菜夜蛾刷状缘膜囊泡的结合特性

【目的】营养期杀虫蛋白Vip3A是一种由苏云金芽孢杆菌在对数生长期产生的新型杀虫毒素.Vip3A与敏感昆虫中肠上皮细胞的结合是其发挥杀虫活性的关键步骤.为进一步探究Vip3A毒素的杀虫机理,研究Vip3Aa10与甜菜夜蛾刷状缘膜囊泡(BBMVs)的结合特性.【方法】在大肠杆菌中用IPTG诱导表达Vip3Aa10,用亲和层析和离子交换层析的方法纯化蛋白,并用胰蛋白酶活化Vip3Aa10,得到Vip3Aa10GT.然后分析Vip3Aa10前毒素和Vip3Aa10GT对甜菜夜蛾的杀虫活性,用免疫印迹法和配体印迹法分析Vip3Aa10GT与甜菜夜蛾BBMVs的结合特性以及在甜菜夜蛾BBMVs上的结合蛋白.【结果】Vip3Aa10GT与Vip3Aa10前毒素对甜菜夜蛾的杀虫活性很高.Vip3Aa10GT在p H80时更容易与甜菜夜蛾BBMVs结合,并且能够与非敏感性昆虫黄粉虫BBMVs结合.在相同p H条件下,Vip3Aa10前毒素比Vip3Aa10GT更容易与甜菜夜蛾BBMVs结合.Vip3Aa10GT在甜菜夜蛾BBMVs上有4条结合蛋白,其分子量分别为80、38、31和22k Da.【结论】活化的Vip3Aa10与甜菜夜蛾BBMVs的结合是p H依赖性的,并且能与BBMVs上的4个蛋白结合.     

Vip3Aa10与甜菜夜蛾刷状缘膜囊泡的结合特性

【目的】营养期杀虫蛋白Vip3A是一种由苏云金芽孢杆菌在对数生长期产生的新型杀虫毒素.Vip3A与敏感昆虫中肠上皮细胞的结合是其发挥杀虫活性的关键步骤.为进一步探究Vip3A毒素的杀虫机理,研究Vip3Aa10与甜菜夜蛾刷状缘膜囊泡(BBMVs)的结合特性.【方法】在大肠杆菌中用IPTG诱导表达Vip3Aa10,用亲和层析和离子交换层析的方法纯化蛋白,并用胰蛋白酶活化Vip3Aa10,得到Vip3Aa10GT.然后分析Vip3Aa10前毒素和Vip3Aa10GT对甜菜夜蛾的杀虫活性,用免疫印迹法和配体印迹法分析Vip3Aa10GT与甜菜夜蛾BBMVs的结合特性以及在甜菜夜蛾BBMVs上的结合蛋白.【结果】Vip3Aa10GT与Vip3Aa10前毒素对甜菜夜蛾的杀虫活性很高.Vip3Aa10GT在p H80时更容易与甜菜夜蛾BBMVs结合,并且能够与非敏感性昆虫黄粉虫BBMVs结合.在相同p H条件下,Vip3Aa10前毒素比Vip3Aa10GT更容易与甜菜夜蛾BBMVs结合.Vip3Aa10GT在甜菜夜蛾BBMVs上有4条结合蛋白,其分子量分别为80、38、31和22k Da.【结论】活化的Vip3Aa10与甜菜夜蛾BBMVs的结合是p H依赖性的,并且能与BBMVs上的4个蛋白结合.     

苏云金芽胞杆菌SG3-7菌株的鉴定及杀虫活性研究

苏云金芽胞杆菌SG3-7菌株是一株从秦岭山区灌木丛土壤中分离得到的产不规则伴胞晶体的野生菌,本研究对该菌株的伴胞晶体形态、杀虫基因的类型以及杀虫活性等方面进行研究。分析结果表明:SG3-7菌株的内生质粒携带有3个cry基因(cry2Ab、cry4A、cry9Ea),以及1个cyt1Aa型基因。其主要产生130 kDa和60 kDa分子量大小的伴胞晶体蛋白,对鳞翅目的甜菜夜蛾和菜青虫幼虫具有显著的杀虫活性,其LC_(50)分别为29.31μg·mL~(-1)和47.11μg·mL~(-1),但对棉铃虫幼虫无杀虫活性。     

苏云金芽胞杆菌Vip3Aa11定点突变对棉铃虫杀虫活性的影响

为了寻找苏云金芽胞杆菌Vip3Aa11中对杀虫活性有重要影响的氨基酸,为杀虫机理研究和改造杀虫蛋白提供理论依据,通过序列比对,利用PCR方法对Vip3Aa11中7个氨基酸位点进行定点突变,对各突变蛋白杀棉铃虫的生物活性进行测定。结果表明,获得的Vip3Aa11突变体I358V、I362M、K553I、I663T对棉铃虫的杀虫活性明显降低,而突变体I706N对棉铃虫的杀虫活性有所提高,各突变体对胰蛋白酶敏感性基本一致。说明第358位、362位、663位异亮氨酸及553位赖氨酸对Vip3Aa11杀棉铃虫活性有重要影响。     

苏云金芽孢杆菌Vip3Aa10毒素结合肽的筛选及活性测定

【目的】Vip3A是由苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)在对数生长期产生并分泌到胞外的对鳞翅目昆虫有较广杀虫谱的毒素,其在敏感昆虫中肠上的结合受体尚未得到鉴定。利用噬菌体展示技术,论文试图从肽库中筛选到能与Vip3A毒素特异性结合的多肽,为研究Vip3A毒素的杀虫模式提供线索。【方法】将构建的pET28a-Vip3Aa10表达质粒转化到大肠杆菌BL21（DE3）中,经IPTG诱导表达后,用亲和纯化的方法制备Vip3Aa10,并用胰蛋白酶活化和离子交换层析进一步纯化。以活化的Vip3Aa10毒素为诱饵,经“吸附-洗脱-扩繁”4轮条件逐渐严格的淘选,从噬菌体随机肽库中筛选能特异性地与活化的Vip3Aa10结合的噬菌体。以筛选到的噬菌体基因组DNA为模板,经PCR扩增和测序,获得插入到噬菌体上的外源基因的序列,并推导出相应多肽的氨基酸序列。将化学合成的多肽与活化的Vip3Aa10一起与甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)刷状缘膜囊泡共育后,用免疫印迹方法检测多肽对活化的Vip3Aa10与BBMV结合的影响。将合成的多肽与活化的Vip3Aa10一起涂布在饲料表面,晾干后,每孔放1只1龄的甜菜夜蛾幼虫。6 d后统计昆虫死亡情况。【结果】在25℃条件下用IPTG诱导含pET28a-Vip3Aa10质粒的大肠杆菌BL21（DE3）可以表达出可溶性的Vip3Aa10蛋白。经亲和纯化、胰蛋白酶活化以及离子交换层析后,可得到较纯的活化的Vip3Aa10。以活化的Vip3Aa10为诱饵,经过4轮条件逐渐严格的淘选,从十二肽库中筛选出9条多肽,其中3条多肽的丰度较高,分别命名为P12-1、P12-2和P12-3,从七肽库中筛选出5条多肽,其中1条多肽的丰度较高,命名为P7-1。结合试验和杀虫活性测定试验结果表明,P12-2和P7-1多肽能不同程度地抑制Vip3Aa10与甜菜夜蛾刷状缘膜囊泡的结合,以及抑制Vip3Aa10的杀虫活性。【结论】用噬菌体展示技术筛选的多肽P7-1能显著性地抑制Vip3Aa10与刷状缘膜囊泡的结合,可降低35%以上的Vip3Aa10的杀虫活性。     

苏云金芽孢杆菌cry1Ac15基因的克隆及原核表达

[目的]为了分析苏云金芽孢杆菌cry1Ac15基因序列。[方法]以全长基因PCR产物的黏端定向克隆的方法,设计1对特异引物,分别引入SalⅠ和BamHⅠ酶切位点。以Ly30质粒DNA为模板扩增cry1Ac全长基因,与表达载体pUCM-T相应的酶切产物连接,转化大肠杆菌,获得含有cry1Ac基因的重组质粒pUCLy1Ac。[结果]cry1Ac基因编码区为3 564 bp,编码蛋白分子量为134 kD,含1 184个氨基酸,与cry1Ac3同源性最高,该基因经诱导获得高效表达,SDS-PAGE电泳检测到明显的134 kD蛋白带。[结论]诱导表达的cry1Ac蛋白对棉铃虫、甜菜夜蛾等鳞翅目害虫幼虫均有较高的杀虫活性。     

苏云金芽孢杆菌及vip基因在不同自然环境中分布情况的比较

营养期杀虫蛋白(vegetative insecticidal protein,简称VIP)是苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)在营养期表达的一类新型杀虫毒蛋白,该蛋白的发现使得Bt杀虫剂在杀虫活性、杀虫范围方面得到很大突破。首次比较我国不同气候类型(热带:海南省,亚热带:广西壮族自治区,温带:黑龙江省)的Bt菌株和vip基因的分布情况。结果表明,从海南省841份土样中分离出156株Bt菌(18.55%),从广西地区1 420份土样中分离出356株Bt菌(25.07%),从黑龙江省1 010份土样中分离出167株Bt菌(16.53%);从海南省的156株Bt菌中鉴定出22个vip基因(占14.1%),从广西地区的356株Bt菌中鉴定出2个vip基因(占5.62%),然而,从黑龙江省的156株Bt菌中没有鉴定出vip基因(0%)。利用聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,简称PCR)方法成功克隆出1个vip3Aa的全长基因并获得登录号KT792883,将该基因插入到表达载体p ET-21b中,转化菌株Rosetta(DE3),在低温条件下表达88 ku的蛋白,将该蛋白进行生物活性测定,结果显示,该蛋白对甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)具有较好的杀虫活性,LC50为5.124 ng/mg,对棉铃虫(Heliothis armigera)活性较低,LC50为870.1 ng/mg。研究结果显示,Bt菌株和vip基因的分布有地域性差异,在温度较高的热带、亚热带地区有比较丰富的Bt菌株和vip基因资源。研究将有利于充分利用土壤中的Bt菌株,分离具有自主知识产权和重要应用价值的新型vip抗虫基因,这将会为研究新型杀虫蛋白、延缓害虫抗性问题提供有益帮助。