苏云金芽胞杆菌WB5中营养期杀虫蛋白3Aa基因(vip3Aa)的克隆、表达与纯化

营养期杀虫蛋白(vegetative insectcidal protein,Vip)是由苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)在营养生长指数中期至稳定期期间分泌产生的一类新型杀虫因子,分为Vip1、Vip2和Vip3三种,以Vip3的研究最为深入。Vip3A对鳞翅目(Lepidoptera)害虫具有广谱杀虫活性,具有重要研究意义。本研究以Bt WB5菌株总DNA为模板,采用PCR方法扩增vip3Aa(Gen Bank登录号:AAM22456)全长,将该片段纯化回收后与p MD18-T连接并转入大肠杆菌(Escherichia coli)DH5α,进行酶切验证和序列测定。将vip3Aa基因片段与经同样酶切的表达载体p Czn1连接,构建重组表达载体p Czn1-vip3Aa,转入大肠杆菌Arctic ExpressTM(DE3),异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(isopropylβ-D-1-thiogalactopyranoside,IPTG)进行诱导表达。SDS-PAGE结果表明,在沉淀和上清中均有约88 k D VIP3Aa蛋白质表达产物;采用Ni亲和树脂对上清中的VIP3Aa融合表达蛋白进行了纯化,获得了纯化蛋白。本研究成功亚克隆了vip3Aa基因,并表达纯化了VIP3Aa蛋白,为后续研究VIP3Aa蛋白在昆虫中肠的作用受体提供了基础资料。     

基于Illumina测序技术挖掘Bt杀虫基因资源

苏云金芽孢杆菌作为应用最为广泛的生物农药,已经成为化学合成农药必要的补充或替代品,其杀虫蛋白基因已成功的应用到转基因抗虫作物中。本文基于海南五指山和吊罗山热带原始雨林区土壤样品筛选分离的Bt菌株资源,利用第二代测序技术Illumina对分离的特异Bt菌株的杀虫基因进行全面分析,鉴定出新型Bt杀虫蛋白基因25个,其中包括5个新型的营养期杀虫蛋白基因（vip）和3个新型cyt基因。本研究表明第二代DNA测序技术可以高效用于挖掘Bt杀虫基因资源,而获得的新型杀虫蛋白基因将进一步丰富我国能够应用的杀虫基因种类。     

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。     

苏云金芽孢杆菌Cry1Aa和Cry3A结构域编码区的融合

苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt)毒素蛋白由3个不连续的结构域（domains)组成，其中结构域I为膜跨越区，与膜孔道形成有关，结构域Ⅱ，Ⅲ与受体结合有关。利用基因重组技术以鳞翅目昆虫具专一活性的毒素蛋白Cry1Aa与专一性有关的结构域编码区与对鞘翅目昆虫具专一活性的毒素蛋白Cry3A编码基因融合，构建成融合表达载体，为进一步构建Bt工程菌和Bt转基因植物奠定基础。     

Btk蛋白在红壤胶体上的吸附解吸行为及其对杀虫活性的影响

研究了苏云金芽胞杆菌库斯塔克亚种（Btk）两种分子量不同的杀虫蛋白（65 kDa和130 kDa）在红壤胶体上的吸附、解吸和杀虫活性。Btk杀虫蛋白容易被红壤胶体吸附,0.5 h即达到吸附平衡,65 kDa蛋白的吸附速率高于130 kDa蛋白。两种Btk杀虫蛋白在0.1 mol L^-1Tris缓冲液（pH 8）中的等温吸附曲线均符合Langmuir方程（R²>0.992）,65 kDa蛋白的吸附量高于130 kDa蛋白。在10～50℃范围内,温度升高吸附量略有降低。pH 6～8范围内,吸附量随pH升高而下降。两种Bt蛋白在红壤胶体吸附前后对棉铃虫均具有杀虫活性,而且吸附后杀虫活性提高了2～5倍。解吸实验表明,Btk杀虫蛋白与红壤胶体结合比较牢固,吸附态65 kDa蛋白和130 kDa蛋白经3次去离子水解吸,总解吸率分别为37.2%和22.9%,经3次pH8的Tris缓冲液解吸,总解吸率分别为20.7%和14.8%。红外光谱分析表明,两种分子量的Bt蛋白在吸附前后结构没有明显变化。透射电镜分析表明,吸附前后红壤胶体颗粒粒径未发生改变。吸附态Bt蛋白杀虫活性提高且不易被解吸,提示转Bt基因作物释放蛋白可能存在环境风险。     

Expression of the Truncated vip3A Gene at the 3'-terminus from Bacillus thuringiensis in Escherichia coli

将苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)缺失C端154个氨基酸编码区的vip3A基因(vip3T)插入原核表达载体pQE30，构建了重组表达载体pQEvip3T，并转化大肠杆菌(Escherichia coli ) M15进行IPTG诱导表达，比较了完整的Vip3A蛋白和C端缺失的蛋白Vip3T的可溶性和杀虫活性。与Vip3A不同，融合蛋白Vip3T以不可溶的包含体形式存在，诱导表达的菌液中没有检测到可溶性Vip3T蛋白。生物测定结果表明，M15(pOTP)诱导表达的Vip3A蛋白对初孵斜纹夜蛾(Spodoptera litua)和甜菜夜蛾(S. exigua)幼虫具有较高的杀虫活性，其提纯的包含体无毒，但包含体的碱性裂解液却又恢复了对夜蛾科害虫的活性；M15(pQEvip3T)菌液、包含体及其碱性裂解液对这两种昆虫幼虫则完全无毒，说明在大肠杆菌中，Vip3A蛋白C端氨基酸可能对Vip3A蛋白的可溶性和杀虫活性具有重要的影响。     

导入外源Bt基因与受体作物次生代谢物质的交互关系研究

转Bt基因作物是目前商品化进程最快的转基因作物之一,外源Bt基因的导入为培育有效控制有害生物的作物品种提供了新的手段,但外源基因的导入一定程度上改变了作物自身的基因序列,可能引起作物的代谢过程发生改变。本文对转Bt基因作物中导入的Bt基因所产生的杀虫蛋白与作物自身次生代谢物质含量及其效应的关系进行简要综述,结果表明基因的改造和重组已经影响到转Bt基因作物的一些代谢过程。     

转基因植物释放Bt毒素的土壤环境行为与生物学效应

Bt(Bacillus thuringiensis)杀虫晶体蛋白基因是植物抗虫基因工程中应用最广泛的基因,随着大批转Bt基因作物的商品化,Bt毒素对土壤生态系统的影响已引起了人们的高度关注。本文对转基因植物释放Bt毒素的土壤环境行为与生物效应进行了综述,包括Bt毒素蛋白进入土壤的途径、在土壤中的运动、与土壤颗粒的结合与存留及其对土壤生物和土壤酶的影响。     

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。     

苏云金芽胞杆菌新型vip3Aa基因的克隆、表达与活性分析

为了发掘新型vip3基因,本研究采用PCR和高分辨熔解曲线的方法对72株菌株中vip3基因进行了鉴定和分析,结果表明,有18株菌呈阳性,分别含有vip3Aa、vip3Af和vip3Ba共3类vip3基因。根据已知vip3基因的全长序列设计引物,以菌株T03B001(B.thuringiensis subsp.sumiyoshiensis)的总DNA为模板扩增出长为2.37kb的全长基因,插入表达载体pEB,转化大肠杆菌(Escherichia coli)Rosetta(DE3)菌株,在低温条件下经IPTG诱导后,表达88kD的蛋白,该蛋白由789个氨基酸组成,与已知的Vip3Aa氨基酸一致性为96%,已被国际Bt命名委员会正式命名为Vip3Aa39,GenBank登录号为HMI17631。Vip3Aa39蛋白与本实验室此前获得的Vip3Aa11蛋白进行比较,发现两者存在39个氨基酸的差异。两种蛋白的表达产物采用饲喂法分别对小地老虎(Agrotis ipsilon)、小菜蛾(Plutella xylostella)、棉铃虫(Helicoverpa armigera)和甜菜夜蛾(Spodoptera exigua...     

Call for Papers--Bt Research （ISSN 1925-1939）

Bt Research （ISSN 1925-1939） is a new launched, open access and peer-reviewed journal that disseminates significant creative reviews and opinions or innovative research work in the area of Bacillus thuringiensis, including the isolation and identification of novel Bt strains, identification of novel Bt toxic genes and their functions, the insecticidal mechanism Bt toxics, Bt genetic engineering, transgenic Bt plants, the resistance mechanism of target-insect to Bt toxins, and the development of novel experimental methods and techniques for Bt Research.     

转基因高粱Cry1Ab蛋白含量的比较研究

通过农杆菌介导法将杀虫晶体蛋白基因cry1Ab导入高粱恢复系115中,共获得13个独立的转基因株系,26株转基因植株,转化率为5.1%;GUS活性、PCR、Southern和Western杂交分析表明,此基因已整合进高粱基因组并得到正确表达。利用ELISA试剂盒测定Cry1Ab蛋白含量,结果表明,不同转基因植株的Cry1Ab蛋白含量有明显差异,最高可达0.850 μg/g,占可溶性蛋白的0.016%,还有一些转基因植株中不能表达;同一转基因植株的不同组织中表达量有明显差异,其顺序为：叶>颖壳>籽粒>根>茎;不同部位的叶片也有差异,其顺序为：中部叶>基部叶>新叶。     

转双价（Bt＋CpTI）棉种植对土壤速效养分和酶活性的影响

本研究利用三室根箱对棉花根部土壤进行分区采集,以转双价棉SGK321及其亲本常规棉石远321为研究对象,对3个生长时期（播种后40、50 d和60 d）不同根区（S1、S2和S3）土壤速效养分（硝态氮、铵态氮和速效磷）含量及酶（脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶）活性变化进行了对比分析。研究结果表明,与常规棉相比,转双价棉的种植促进了S2根区土壤中磷素向有效态的转化,使S2和S3根区土壤硝态氮含量下降,而对各根区土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性及土壤铵态氮无显著影响。主成分分析结果表明,土壤速效养分和酶活性变化主要受生长时期的影响,转双价棉种植对其影响是非常有限的。     

苏云金芽孢杆菌Cry1Ac杀虫晶体蛋白及其分子设计

Cry1Ac编码的杀虫晶体蛋白是苏云金芽孢杆菌（Bt）产生的多种杀虫晶体蛋白中对鳞翅目昆虫有很高毒性的蛋白。第一个Cry1Ac杀虫晶体蛋白最早在库斯塔克亚种HD73中以伴胞晶体形式分离获得,其编码区为3534bp,编码蛋白分子量为133kD,含1178个氨基酸,等电点为4.84。白此以来,Cry1Ac杀虫晶体蛋白结构、功能以及应用研究一直是Bt杀虫晶体蛋白研究的重要方向。本文介绍了苏云金芽孢杆菌中应用最广泛的Cry1Ac杀虫晶体蛋白家族的结构、功能及其基因分类,并进一步就基于苏云金芽孢杆菌Cry1Ac杀虫晶体蛋白的基因工程研究做了分析,提出了持续利用Bt Cry1Ac杀虫晶体蛋白的一些见解。     

Transgenic Bt rice does not affect enzyme activities and microbial composition in the rhizosphere during crop development

Use of transgenic crops, including those expressing the insecticidal Cry protein from Bt, is increasing at a rapid rate in worldwide. Field and laboratory studies of transgenic Bt crops have been carried out to detect the persistence and activity of the Cry protein in soil and its effect on soil microorganisms to assess their risks to environment. However, there were few studies that evaluate the seasonal effects of Bt rice on rhizosphere soil microbial communities compared to those of insecticides commonly applied in paddy soil for the control of lepidopteran insects. In this study, seasonal effects of transgenic rice expressing the Cry1Ab insecticidal protein active against lepidoperan pests and the insecticide triazophos [3-(o,o-diethyl)-1-phenyl thiophosphoryl-1,2,4-triazol] on soil enzyme activities and microbial communities were compared under field conditions. During a 2-year field study, rhizosphere soil samples of transgenic-Bt rice (Bt), non-Bt parental rice (Ck) and non-Bt parental rice with triazophos (Ckp) applied were taken at four stages in the rice developmental cycle: seedling, booting, heading and maturing. Microbial processes were investigated by measuring different biochemical activities including those involved in C and P cycling. Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and terminal-restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) analyses were used to compare rhizosphere microbial compositions. Some occasional and inconsistent effects of the application of triazophos on the bacterial composition in the rhizosphere soil of rice plant were found at the booting and heading stages as compared with that of transgenic-Bt rice. There were no statistically significant differences (P>0.05) in phosphatase activity, dehydrogenase activity, respiration, methanogenesis or fungal community composition in rhizosphere soil between Bt, Ck and Ckp over the rice cropping cycle. However, seasonal variations in the selected enzyme activities and microbial community composition in the rhizosphere soil of Bt, Ck and Ckp were clearly detected. These results suggested that the changes in rhizophere soil microbial community composition associated with the crop growth stage overweighed the application of triazophos and the cry1Ab gene transformation. KMD1 (Bt) rice expressing the cry1Ab gene had no measurable adverse effect on the key microbial processes or microbial community composition in rhizophere soil over 2 years of rice cropping.     

苏云金芽孢杆菌cry1Ia基因的克隆、表达与活性研究

根据cry1Ia类基因的全长序列设计引物，以苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）菌Btc008的总DNA为模板扩增出片段长为2.1kb的cry1Ia的全长基因，插入大肠杆菌（Escherichia coli）表达载体pET-21b，转化大肠杆菌BL21（DE3）菌株，诱导表达出81kD的蛋白。该蛋白由719个氨基酸组成，推导的分子量为81.2kDa。该蛋白的氨基酸序列不同于已知的12种Cry1Ia蛋白，是一种新的Cry1Ia蛋白，该基因已被国际基因命名委员会正式命名为cry1Ia8。杀虫活性测定结果表明：Cry1Ia8对亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）、小菜蛾（Plutella xylostella）有很强的杀虫活性，LC50分别为0.268 µg/g、2.227 µg/ml，其杀虫效果与Cry1Ab、Cry1Ac相当。对大豆食心虫（Leguminivora glycinivorella）也有较好的活性，但对鞘翅目叶甲科害虫榆兰叶甲（Pyrrhalta aenescens）没有活性。该基因的获得将为我国抗虫转基因作物和工程菌的研制提供新的基因来源，为筛选延缓昆虫抗性产生的基因组合提供了极为重要的依据。