苏云金芽胞杆菌防治植物寄生线虫的研究进展

植物寄生线虫是一类重要的植物病原生物,给农业生产造成巨大的损失.传统方法防治植物寄生线虫都存在一定的局限性.研究发现苏云金芽胞杆菌对线虫有毒杀活性,为防治植物寄生线虫寻找到了一条新途径.文章介绍了苏云金芽胞杆菌防治植物寄生线虫的研究现状,着重阐述了苏云金芽胞杆菌的杀线虫晶体蛋白及其基因、杀线虫机制等方面的研究进展,并探讨了其中存在的问题及其对策.     

苏云金芽胞杆菌杀线虫活性因子分析及杀虫机制研究进展

苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis(Bt),是一种重要的昆虫病原细菌,对多种农业害虫包括鳞翅目、鞘翅目、双翅目、膜翅目和线虫等具有高特异杀虫活性,是迄今应用最广泛的微生物杀虫剂。本文总结了杀线虫Bt菌株的活性因子种类以及不同类的活性物质杀线虫机制的分析,能够为生物杀线剂的研究与创制提供理论基础。     

苏云金芽胞杆菌cry8Ea启动子区orf1片段缺失增强启动子活性

本文分别构建了cry8E基因上游的启动子(Porf18E)和其上游缺失orf1基因的启动子(PΔorf18E)融合lacZ基因的表达载体,通过β-半乳糖苷酶活性的分析,发现PΔorf18E的转录活性高于Porf18E。分别用PΔorf18E和Porf18E指导cry1Ac基因的表达,通过光学显微镜观察,发现两个启动子指导表达的Cry1Ac蛋白均可形成双锥形晶体;通过总蛋白定量分析发现,缺失orf1基因的启动子(PΔorf18E)指导的Cry1Ac蛋白表达量高于Porf18E启动子指导的Cry1Ac蛋白表达量;生物活性测定表明:PΔorf18E指导的Cry1Ac晶体蛋白对小菜蛾Plutella xylostella具有杀虫活性,高于Porf18E指导的Cry1Ac晶体蛋白对小菜蛾的杀虫活性。本文获得的强活性的启动子PΔorf18E是目前已报道的转录活性最高的cry基因启动子,该启动子为Cry蛋白的表达和遗传工程菌株构建提供了重要元件。     

北京植物园苏云金芽胞杆菌菌株的分离鉴定

[目的]从北京植物园采集的土壤样品中分离高毒力的苏云金芽胞杆菌.[方法]采用温度法筛选Bt菌株,比对大质粒DNA图谱,区分不同类型的Bt菌株,PCR-RFLP方法对cry1～cry40类基因型进行鉴定,SDS-PAGE分析杀虫晶体蛋白,测定Bt分离株对大猿叶甲、小菜蛾幼虫的杀虫活性,筛选出高毒力的菌株.[结果]从149份土壤样品中分离出147株Bt,分为12种类型,含有菱形、方形、球形和不规则等晶体类型;6株菌中分别含有fry1Aa、cry1Ab、cry1Ac、cy1Ah、cry1Ba、cry1Be、cry1Ia、cry1La、cry2Ab和cry7Aa等基因类型,其余6株中不含有已知基因.有9株表达约130 ku蛋白,1株表达约70 ku蛋白,2株表达约150 ku蛋白,有3株既表达130 ku蛋白又表达60 ku蛋白;发现一株对大猿叶甲具有较高毒力的菌株ZWY-7,1株对小菜蛾有高毒力的菌株ZWY-9,2株菌都没有检测到已知基因型.[结论]北京植物园中Bt分布广泛,类型多样,其中发现两株高毒力的菌株,有望获得新的杀虫基因.     

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白研究进展

苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt),属于蜡样芽胞杆菌族,芽胞杆菌属的革兰氏阳性细菌,与其它芽胞杆菌的区别是在形成芽胞的同时,伴随有杀虫晶体蛋白(Cry蛋白)的产生。Cry蛋白对鳞翅目、鞘翅目、膜翅目和双翅目等多种害虫具有特异的杀虫作用,因此,Cry蛋白以微生物杀虫剂或转Bt基因植物的形式而被广泛应用于害虫生物防治中。本文从Bt菌株的发掘、cry基因的转录调控机制、Cry蛋白的结构功能及作用机制等方面进行综述,为Bt杀虫蛋白的推广应用、Bt蛋白的定向改造和构建高效广谱的工程菌提供参考。     

对蛴螬有活性的苏云金芽胞杆菌菌株的筛选与基因鉴定

为了寻找对地下害虫蛴螬有杀虫活性的基因资源,以实验室分离的500株苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)菌株为材料,通过杀虫活性测定筛选到43株对蛴螬有活性的菌株,其中菌株C9对3种供试昆虫均有活性.光学及扫描电镜检测发现这些菌株均释放球形晶体.SDS-PAGE分析显示这些菌株均表达约130kD的蛋白.采用3种方法分析43株菌株的杀虫晶体蛋白基因类型,结果显示:其中21株只含cry8Ca;13株同时含cry8Ca和cry8Ea基因;QC4等8株菌株只能用引物HRM8F/HRM8R获得高度保守区域约110bp的扩增产物,说明这些基因的5'端序列与已知基因差异较大.测序结果经BLAST分析显示,产物序列同cry8基因的相似性均在98%以上,但其全长基因类型还需要其它方法确定.菌株QCM的PCR-RFLF图谱不同于已发现的cry8基因,推测其中含有新基因.     

治理昆虫对转苏云金芽胞杆菌杀虫蛋白基因植物的抗性

治理昆虫对转苏云金芽胞杆菌杀虫蛋白基因植物的抗性华中农业大学植保系（４３００７０）李建洪邓望喜华中农业大学生命科学院（４３００７０）喻子牛迄今为止，通过遗传工程的方法，已获得了４０多种表达苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白（ＩＣＰＳ）毒素的植物。美国ＥＰＡ于...     

小菜蛾对苏云金芽胞杆菌抗性研究进展

自１９９０年Ｔａｂａｓｈｎｉｋ首次报道小菜蛾田间种群对苏云金芽胞杆菌产生抗药性以来,国内外学者在小菜蛾对苏云金芽胞杆菌的抗性监测和抗性筛选、交互抗性、抗性遗传以及抗性机制等方面作了大量,深入的研究。本文对这些方面的研究进展作一综述。     

具杀松材线虫活性的苏云金芽胞杆菌筛选及其毒力测定

松材线虫是松树萎蔫病的主要病原,为了筛选到具有较高杀线虫活性的苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis菌株,采用直接触杀法对苏云金芽胞杆菌发酵液进行杀线虫活性以及稳定性的检测,并对筛选出的高活性菌株通过扩增16S rDNA片段进行菌株的鉴定。结果表明,4个菌株中具有最高活性的菌株D发酵液处理松材线虫8 h的死亡率超过70%,24 h其死亡率达到100%;在温度为-20、25、40、60、80和121℃条件下处理的菌株D发酵液,其对松材线虫的毒力都在85%以上;在pH 5.0~10.0时,菌株D发酵液对松材线虫的毒力都在85%~94%,并无显著的差异;将菌株D发酵液进行蛋白酶K处理后,其对松材线虫的毒力仍在98%以上;在4℃环境下保存50 d,菌株D发酵液的毒力没有明显下降。通过16S rDNA 1.5 kb片段的序列分析,初步得出菌株D可能是苏云金芽胞杆菌KNU-07。可见,菌株D发酵液具有耐热、耐储藏和对蛋白酶K稳定的特性,是一株具有开发潜力和应用前景的高毒力菌株。     

苏云金芽胞杆菌在马铃薯甲虫防治上的研究进展

马铃薯甲虫是重要的入侵害虫,严重威胁着我国粮食作物马铃薯的生产。苏云金芽胞杆菌是重要的农业害虫生防细菌,对马铃薯甲虫有良好的防治效果。本文围绕苏云金芽胞杆菌在马铃薯甲虫防治上的研究进展与应用进行综述。主要从马铃薯甲虫的入侵与防治手段、苏云金芽胞杆菌的晶体蛋白结构与杀虫机制、对马铃薯甲虫有活性的Bt毒蛋白研究进展、Bt毒蛋白对马铃薯甲虫的作用机制以及马铃薯甲虫对Bt毒蛋白的抗性机制等方面进行了综述。最后,从Bt新基因的挖掘和杀虫机理方面对苏云金芽胞杆菌在马铃薯甲虫防治上的研究进行了展望。     

苏云金芽孢杆菌对松材线虫的杀线活性

在室内条件下,测定了17株苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis伴孢晶体蛋白对松材线虫Bursaphelenchus xylophilus的杀线活性。通过初筛,发现菌株020、RBT-200701的伴孢晶体蛋白对松材线虫有明显毒杀作用。在测试的浓度范围内（菌株020为6.37-203.9μg/ml;RBT-200701为13.7-438.8μg/ml）,菌株对松材线虫的校正死亡率随其浓度增大而提高;随时间延长杀虫效果提高。020菌株晶体蛋白24h、48h时对松材线虫的LC50、LC95分别为183.20、408.20μg/ml和80.132、25.29μg/ml;RBT-200701菌株伴孢晶体蛋白24、48h时对松材线虫的LC50、LC95分别为368.00、868.00μg/ml和82.73、382.73μg/ml。SDS-PAGE分析发现这2个菌株晶体蛋白的蛋白图谱不同。     

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白Cry1D新基因的克隆与特性

为扩充鳞翅目害虫杀虫基因资源,本研究从苏云金芽胞杆菌BN23-5中克隆得到一个新的cry基因,并对其进行鉴定和分析。该基因为一个完整的cry1D基因,全长3501 bp,编码1166个氨基酸残基。该氨基酸序列是一个新的Cry氨基酸序列,与Cry1Db1的同源性最高,为86%,命名为Cry1Dd1（登录号为KJ728844）。将该基因插入穿梭表达载体pSTK中,转入BT无晶体突变株HD73^-中进行表达。结果表明,cry1Dd1基因能在BT无晶体突变株中表达,并形成菱形伴孢晶体。SDS-PAGE验证其分子量为132.2 kD,与预测的大小相符。生物活性测定表明,Cry1Dd1晶体蛋白对小菜蛾的幼虫具有杀虫活性,LC₅₀为13.1 μg/mL;能明显抑制甜菜夜蛾幼虫的生长;但对棉铃虫幼虫没有杀虫活性。对cry1Dd1基因序列进行分析,cry1Dd1包含8个block保守区域,这和目前其他的cry基因相似;Cry1Dd1蛋白的活性区域为N端的37~593位氨基酸残基。     

苏云金芽孢杆菌Cry1Ie1蛋白末端缺失的研究

通过PCR扩增法 ,以cry1Ie1全长基因为模板 ,分别得到不同末端缺失的基因片段 ,转化大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达 ,得到 6种末端缺失蛋白。对小菜蛾生物测定结果表明 ,缺失蛋白IE659、IE656分别缺失了C末端60个和63个氨基酸残基 ,对小菜蛾的杀虫活性与Cry1Ie1全长蛋白相当 ;IE648、IE045分别缺失了C末端 71个氨基酸残基和N末端缺失44个、C末端缺失63个氨基酸残基 ,对小菜蛾的活性提高了50% ;IE633、IE105分别缺失了C末端 86个氨基酸残基和N末端缺失 104个、C末端63个氨基酸残基 ,丧失了对小菜蛾的活性。试验明确Cry1Ie1蛋白的最小活性区N端在45～104氨基酸位点之间 ,C端在633～648氨基酸位点之间。     

苏云金芽孢杆菌晶体蛋白对北方根结线虫生物测定方法的建立和杀虫效果评价

 A bioassay procedure was developed to assess the toxicity of Bacillus thuringiensis crystal protein against Meloidogyne hapla,a root-knot nematode,under laboratory conditions.Reproducibility and precision of the bioassay results were optimal when forty 2nd stage juveniles were incubated in the dissolved crystal protein solution at 25℃,pH9.0 for 7 days.The juveniles were stained with 1% KMnO₄ for 2 hours or methylene blue solution for 1 hour to distinguish living and dead ones.By the bioassay procedure,the LC₅₀ value of strain YBT-1532 crystal protein against M.hapla was determined as 0.304±0.086 mg/mL(LC₅₀±1.96SE).Moreover,the strain YBT-1532 showed toxicity to Caenorhabditis elegans,a free-living nematode.All results indicated that YBT-1532 is a toxic strain to plant-parasitic nematode,and has the potential to control plant-parasitic nematode.     

对甜菜夜蛾高杀虫毒力苏云金杆菌菌株的筛选及cry2Ah5的克隆表达

利用生物活性测定方法从本实验室已分离保存的Bt菌株中筛选出了5株对甜菜夜蛾具有较高杀虫毒力的菌株。该5株Bt菌株对甜菜夜蛾初孵幼虫的LC₅₀值为0.556~0.914mg/mL胞晶混合物,其中GS3菌株杀虫活性最高,LC₅₀值为0.556mg/mL胞晶混合物;包含晶体形态主要是球形、大菱形、小菱形等;所含基因类型主要是cry1Aa、cry1Ab、cry1La、cry1Ia、cry1Ib、cry2Ab、cry2Ad、cry2Ah、cry7Ab、cry9Ba等;5株菌株均表达约60kD和130~150kD蛋白,其中2株还表达较弱的80kD蛋白。从GS3菌株中克隆得到一种新的cry2A基因,GenBank登录号为KT692984,由Bt基因国际命名委员会命名为cry2Ah5。该基因开放阅读框为1899bp,编码632个氨基酸,编码蛋白分子量为70.8kD,等电点pI为8.18,与其他Cry2Ah蛋白序列相似性为97%~99%。该基因在大肠杆菌BL21(DE3)中表达约70kD蛋白,与预测分子量相符。本研究筛选得到5株对甜菜夜蛾具有较高杀虫毒力的Bt菌株,克隆表达了一种新的cry2A基因cry2Ah5,为甜菜夜蛾的生物防治提供了新的菌株及基因资源。     

对甜菜夜蛾具有杀虫活性的Bt菌株cry1Ca基因研究

根据已报道的14个cry1Ca基因,设计能够扩增cry1Ca全长基因的简并引物。利用该引物对本实验室分离的472株Bt菌株进行筛选。PCR扩增发现22株菌含有cry1Ca基因。对22株菌株进行cry基因多样性分析,结果获得5种类型酶切图谱,表明这些菌株分为5种类型。SDS-PAGE结果显示22株菌均表达约130ku的蛋白。Western Blotting结果证实这些株菌中cry1Ca基因均正常表达。提取菌株的晶体蛋白,经胰蛋白酶活化,对甜菜夜蛾[Spodoptera exigua(Hübner)]进行初步生测,结果表明22株菌中活化的Cry蛋白对甜菜夜蛾均表现出很强的毒杀作用。进一步从5个类型的菌中各挑选一株毒力较高的菌株进行LC_(50)的测定,结果证实它们均具有很高毒力,其中,T1-E12(0.087μg/g)、B16-C8(0.103μg/g)、T1-B8(0.202μg/g)的活性与阳性对照菌株G03(0.090μg/g)相当,具有生产应用潜力。本研究为新型高效Bt菌株的挖掘奠定了基础。     

桂林喀斯特地貌分布区苏云金芽孢杆菌菌株的分离鉴定

从桂林喀斯特地貌分布区采集了165份天然土壤样品,从中分离出10株苏云金芽孢杆菌。光学显微镜观察发现有菱形、球形、不规则等晶体类型。通过核酸电泳比对其大质粒DNA的图谱来区分菌株的类型,发现该批菌株有良好的多样性。对这10株菌进行cry1、cry11、cry2、cry3、cry4、cry5、cry6、cry7、cry8、cry9、cry10类基因的PCR-RFLP鉴定,在8株菌中分别发现含有cry1、cry11、cry2、cry3等基因类型,而G4、G6菌株中不含有已知基因。SDS-PAGE分析了10株野生菌株的杀虫晶体蛋白表达谱,发现有10株表达约130kD蛋白,有3株既表达130kD蛋白又表达60kD蛋白。对大猿叶甲、小菜蛾进行了杀虫活性测定,发现了一株对大猿叶甲具有较高毒力的菌株G8,其LC50为48.2μg/ml,置信区间为9.6～1.4ml;有6株菌株对小菜蛾有高活性。     

Bt营养期杀虫蛋白Vip3及其作用受体的研究进展

营养期杀虫蛋白Vip3是苏云金芽胞杆菌在对数生长中期开始分泌表达的一类对鳞翅目害虫具有广谱杀虫活性的蛋白质,它与已知的杀虫晶体蛋白相似性很低。本文主要从Vip3基因的挖掘,Vip3蛋白的特性、作用受体及其应用等方面作简要综述。