烟夜蛾幼虫中肠Bt Cry1Ac毒素受体蛋白cDNA片段的克隆和序列测定

利用RT-PCR技术扩增烟夜蛾(HelicoverpaassultaGuen啨e)幼虫中肠Bt毒素Cry1Ac受体蛋白APN(N-氨基肽酶,aminopeptidaseN,APN)基因片段,克隆和测序结果表明,测序得到的812bp的片段编码270个氨基酸残基,且该片段在阅读框内。通过同源性分析发现,其核苷酸序列与棉铃虫(H.armigera)、澳洲棉铃虫(H.punctiger a)、烟芽夜蛾(H.virescens)、舞毒蛾(Lymantriadispar)、小菜蛾(Plutellaxylostella)、印度谷螟(Plodiainterpunctella)RC688品系和HD198品系、烟草天蛾(Manducasexta)和家蚕(Bombyxmori)的Cry1Ac受体蛋白基因的同源性分别为97.0%,90.0%,78.0%,63.5%,55.0%,60.3%,61.2%,55.0%和59.0%。推导的烟夜蛾Cry1Ac受体蛋白基因的氨基酸序列与棉铃虫、烟芽夜蛾、斑实夜蛾、舞毒蛾的氨基酸序列同源性分别为95.6%,81 0%,82 7%和55 7%。该片段编码的氨基酸属于氨肽酶家族,与烟夜蛾对BtCry1Ac毒素的抗性有关。     

RNAi与Bt毒素协同抗虫技术的应用与展望

Bt(Bacillus thuringiensis)毒素优异的抗虫性能和其环境友好性,使其代替了多种化学杀虫剂,在世界范围内得以广泛应用。但同时,过度依赖Bt毒素让许多害虫产生抗性,严重威胁转Bt基因作物和Bt杀虫剂的长期效能;而多种Bt毒素结合应用能产生协同作用或拮抗作用,有不确定性,稳定性较低,无法得到广泛应用。RNAi(RNA interference)技术能沉默特定基因的表达,且特异性强,不会造成环境污染,在害虫防治方面有巨大潜力。Bt毒素和RNAi技术的结合有望在害虫防治方面及抗虫育种的方面开辟一条新道路。为了研究Bt毒素与RNAi技术结合应用的优越性,就Bt毒素和RNAi技术在各自领域的应用及两者相结合应用的最新研究成果等方面进行了综述,总结了近年来RNAi技术与Bt毒素相结合在防控靶标害虫中的应用现状,并对该技术的研究前景提出展望。     

科技与产品

正我国科学家发现棉铃虫对Bt作物的抗性新机制据中国农科院植保所通报,该所棉花害虫研究组与华中师范大学等单位合作,发现了棉铃虫对Bt作物的抗性新机制。据介绍,苏云金芽孢杆菌(Bt)代谢过程中产生的晶体蛋白对多种害虫具有毒杀作用,利用转基因技术培育的Bt棉花、Bt玉米和Bt大豆已在全球范围内商业化种植。研究人员发现,棉铃虫Bt毒素受体基因ABCC2的变异可以导致其对Bt作物产生高水平的抗性,但这种变异显著增加了抗性棉铃虫     

转基因抗虫玉米研究及应用

Bt是转基因抗虫玉米育种应用的主要外源基因,包含编码杀虫晶体蛋白(ICPs)的Cry类和Cyt类基因,以及编码营养期杀虫蛋白(Vip)的vip类基因.迄今已有40余种转Bt基因玉米事件被26个国家批准进入商业化种植或饲料食品加工.目前,Bt基因研发仍在进行,并逐步向分离克隆和改造新基因以及构建高效表达载体方向发展.转Bt基因育种工程逐渐扩大靶标昆虫抗性范围,并向复合性状抗虫玉米发展.转化技术亦向高效化和安全化发展.综述了Bt基因作用机理、转Bt基因玉米研发及应用,拟为我国转Bt基因抗虫玉米研发提供参考.     

苏云金芽孢杆菌cry1Ea基因的克隆及 生物信息学分析

不同来源的苏云金芽孢杆菌能产生多种多样的晶体(Cry)蛋白。基于这个特性,人们可以通过基因工程的手段向工程菌中转入编码多种Cry毒素的基因来控制虫害。通过DNA重组技术,从Bt HZM2菌株中克隆出了cry1Ea基因,对其进行了生物信息学分析,同源比对结果表明,cry1Ea8基因的核苷酸序列与已知cry1Ea的同源性为99.77%~99.91%,对应的氨基酸序列同源性为99.49%~99.74%。对cry1Ea8基因的分析还揭示出了cry1Ea8及其编码蛋白的一些生物和理化性质。结构域预测表明,Cry1Ea8由3个结构域组成,其中N-末端螺旋状结构域与膜插入与孔隙形成有关,而第二和第三个结构域与受体的结合有关。该研究为转基因抗虫植物和微生物杀虫工程菌的构建提供了新的基因来源。     

三种野生稻候选抗病基因的克隆与分析

候选抗性基因克隆策略是克隆植物新抗性基因的重要途径.根据已知NBS-LRR类抗病基因结构中的氨基酸保守区域,设计兼并引物,通过RT-PCR扩增、克隆和测序,从茶陵野生稻,东乡野生稻和小粒野生稻中共获得了11条NBS-LRR类抗病基因同源序列.通过聚类分析可将同源序列分为3类,其中茶陵野生稻中得到1类,东乡野生稻中得到2类,而小粒野生稻中得到3类.但是小粒野生稻包含有其他两种野生稻的序列.三类序列都与水稻抗病基因RPR1具有较高的同源性,有一类氨基酸序列同源性甚至高达88%,可能为其家族成员.利用电子定位将三类序列定位在水稻基因组11号染色体上RPR1附近.根据序列比对分析结果认为其中可能有1～2个新抗病基因.     

Bt杀虫蛋白基因cry8Ea2的克隆、表达和活性

根据已知Bt cry8类基因的全长序列设计一对特异性引物JJX5和JJX3,以Bt菌株B-DLL的质粒DNA为模板扩增出3.5 kb大小的片段;将该片段插入大肠杆菌表达载体pET-21b中,并完成了该片段的全序列测定.该基因编码区为3 495 bp,编码的蛋白质由1 164个氨基酸残基组成,相对分子质量为131.8 kDa,等电点为pH 4.71,为弱酸性蛋白.该基因(GenBank:EU047597)编码的氨基酸序列与Cry8Ea1的氨基酸序列同源性高达99.31%,被国际Bt基因命名委员会正式命名为cry8Ea2.经1PTG诱导后该基因在大肠杆菌BL21(DE3)中能够正常表达130 kDa的蛋白.表达产物对暗黑鳃金龟.琉璃弧丽金龟和柳蓝叶甲具有活性,在浓度为8.98ug/s时对暗黑鳃金龟、琉璃弧丽金龟一龄幼虫14 d的校正死亡率分别为46.67%和55.56%;在浓度为89.8 ug/mL时对柳蓝叶甲三龄幼虫96 h的校正死亡率为33.33%.     

研究发现棉铃虫对Bt作物的抗性新机制

正近日,从中国农业科学院植物保护研究所获悉,该所经济作物虫害监测与控制团队研究发现,棉铃虫苏云金芽孢杆菌(Bt)毒素受体基因ABCC2的变异可以导致其对Bt作物产生高水平的抗性,但这种变异显著增加了抗性棉铃虫对另外一种生物毒素阿维菌素的敏感性。相关研究成果日前在线发表于国际知名期     

应用单雌系F2代法检测棉铃虫对转Bt基因棉抗性等位基因的频率

用单雌系F2代遗传方法检测了棉铃虫对转Bt基因棉(新棉33B)Bt毒素蛋白的抗性等位基因频率.研究结果表明,河北邱县转Bt基因棉新棉33B只种植1年的情况下,棉铃虫自然种群中抗性等位基因的频率＞5.8×103,该方法的灵敏度比区分剂量法和机率分析(抗性倍数)法高一个数量级以上.文章还对转Bt基因棉种植区棉铃虫的抗性监测和治理进行了讨论.     

棉铃虫取食转Bt基因棉花后中肠组织的病理变化

利用透射电镜观察棉铃虫 (H elicoverpaarmigera Hübner)取食含转 Bt基因棉的饲料后中肠组织的病理变化。结果发现 ,棉铃虫 3龄幼虫取食含转 Bt基因棉的饲料后中肠组织发生病变 ,随着取食时间的增加 ,变化越来越明显 ,取食 7d后 ,微绒毛脱落 ,质膜界限不清晰 ,线粒体和内质网减少 ,线粒体内嵴不清晰 ;棉铃虫对转 Bt基因棉产生抗性后 ,抗性种群棉铃虫取食含转 Bt基因棉的饲料 ,中肠仍会发生一系列组织病理变化 ,但病变程度减弱。同时 ,与分别取食含 Bt杀虫剂、Bt毒蛋白饲料的棉铃虫进行了比较     

杀虫蛋白基因cry8Fa2的克隆及在Bt无晶体突变株中的表达

以本实验室分离的Bt菌株B-DLL质粒DNA为模板,利用cry8类基因特异性引物JJX5和JJX3扩增出3.5kb的片段,将该片段插入克隆载体pMD 18-T中,筛选获得一个含新基因的克隆pMD-cry8new.序列测定表明,该基因编码区为3 525 bp,编码的蛋白质由1 174个氨基酸残基组成,理论分子量为133....     

Cry1Ac毒素突变体的构建、表达及杀虫活性测定

为了构建对敏感和类钙粘蛋白突变的抗性昆虫都具有高杀虫活性的毒素,将Cry1Ac毒素结构域I中α1和α2之间插入一个α胰凝乳蛋白酶作用位点,并分析突变体毒素在苏云金芽孢杆菌中形成伴孢晶体、目标蛋白的表达情况,以及鉴定突变体毒素的杀虫活性。结果发现:4个突变体蛋白都能在苏云金芽孢杆菌中表达产生约130 k Da的目标蛋白,但不能形成有规则的伴孢晶体。这可能是由于突变体蛋白在Bt生长的平稳期达到最高,在衰亡期开始被降解造成的。4个突变体中,Cry1Acm4在培养48 h时产量最高,而且其对甜菜夜蛾杀虫活性比野生型高1.6倍,但是其产量只有野生型毒素产量的十分之一。尽管由于Cry1Acm4的表达量较低而使其实际应用的价值不大,但这种构建突变体的方法对研究高毒力的Cry1Ac毒素提供一种新的思路。     

生物信息学分析

 不同来源的苏云金芽孢杆菌能产生多种多样的晶体(Cry)蛋白。基于这个特性，人们可以通过基因工程的手段向工程菌中转入编码多种Cry毒素的基因来控制虫害。通过DNA重组技术，从Bt HZM2菌株中克隆出了cry1Ea基因，对其进行了生物信息学分析，同源比对结果表明，cry1Ea8基因的核苷酸序列与已知cry1Ea的同源性为99.77%~99.91%，对应的氨基酸序列同源性为99.49%~99.74%。对cry1Ea8基因的分析还揭示出了cry1Ea8及其编码蛋白的一些生物和理化性质。结构域预测表明，Cry1Ea8由3个结构域组成，其中N-末端螺旋状结构域与膜插入与孔隙形成有关，而第二和第三个结构域与受体的结合有关。该研究为转基因抗虫植物和微生物杀虫工程菌的构建提供了新的基因来源。     

全明星草莓乙烯受体Etr1基因克隆及序列分析

克隆了与草莓成熟有关的乙烯受体Etr1基因片段,为进一步研究Etr1基因功能并通过基因技术改善草莓贮运性能奠定基础.以全明星草莓成熟果实中分离到得基因组DNA为模板,经PCR扩增到一条约600 bp的特异片段,将该片段克隆到pEGM-T easy vector上经测序分析,基因全长617 bp,编码205个氨基酸.序列分析结果表明,该序列与Chandler-Etr1的cDNA序列同源性98%,氨基酸序列同源性97%.     

苏云金芽孢杆菌肠毒素基因entFM的定位与序列分析

摘要：为确定Bt WB9的entFM基因是位于染色体或位于质粒上,以及明确entFM基因的特性,以entFM基因片段制备探针,通过Southern 杂交,分别对染色体DNA和质粒DNA进行杂交定位。结果表明,Bt WB9的entFM基因位于染色体上;克隆了Bt WB9、1072、TS16及Bc6A1 entFM基因ORF序列,序列分析表明,WB9 entFM基因的ORF序列共有个1281个核苷酸组成,可编码426个氨基酸。将WB9、TS16、1072 和Bc6A1 entFM基因编码的氨基酸序列与Bc Cx5相应氨基酸序列进行比较,结果显示WB9、TS16、1072与Bc Cx5之间有很高的相似性,主要差异在于Bc Cx5的EntFM氨基酸序列在39-42位置多出QTQT（谷氨酰胺-苏氨酸-谷氨酰胺-苏氨酸）四个氨基酸,在96-99位置还有SWDK四个氨基酸的差异。     

陆地棉(Gossypium hirsutum)光敏色素B基因(GhPHYB)克隆及其生物信息学分析

本研究依据已公布的雷蒙德氏棉基因组测序结果,采用同源克隆的方法,以陆地棉TM-1幼苗为材料,利用RT-PCR技术克隆得到陆地棉光敏色素B基因(Gh PHYB)的c DNA序列。结果显示:该基因ORF全长3 582 bp,编码1 194个氨基酸;通过与已知的拟南芥光敏色素B氨基酸序列比对及蛋白结构预测,发现该基因包含植物光敏色素完整的结构,与烟草、拟南芥、水稻、小麦和玉米的氨基酸序列相似性分别为87.2%、77.9%、74.5%、74.5%和54.6%。同时,本研究还构建了Gh PHYB基因的RNAi干涉载体用于转化棉花,并通过构建棉花PHYB RNAi突变体了解陆地棉PHYB基因对棉花株型、开花期、产量、棉纤维品质、抗逆性等方面的调控作用。研究结果可为该基因今后应用于棉花生产奠定基础。     

果蔗NBS类抗病基因同源序列的克隆与分析

为发掘果蔗抗病基因,促进果蔗抗病分子机制的研究,并为后续通过基因聚合分子育种提高果蔗品种的广谱抗性奠定基础,本研究根据已克隆的植物抗病基因保守结构域设计简并引物,采用RT-PCR方法对抗病果蔗品种黔糖5号的RNA进行扩增,共获得7条果蔗富亮氨酸重复的核苷酸结合位点(nucleotide binding site-leucine rich repeat,NBS-LRR)类抗病基因同源序列。氨基酸序列比对分析结果表明,这7条果蔗NBS-LRR类抗病基因同源序列均具有NBS典型结构域,且彼此间在氨基酸水平上表现出丰富的多态性。与7个已克隆的典型植物抗病基因同源序列构建系统进化树,7条果蔗抗病基因同源序列与基因RPM1和RPS2的亲缘关系较近,需进一步进行基因全长克隆和功能验证来确定含有这些片段的基因功能。     

粘虫EF-1a和AK基因的克隆及real time RT-PCR方法建立

为今后利用SYBR GreenⅠ荧光定量法研究粘虫EF-1a和AK基因的表达情况,设计合成用于PCR扩增的引物,运用RT-PCR方法克隆EF-1a和AK基因片段,并进行序列同源性分析;然后采用SYBR Green Ⅰ荧光定量法设计特异性引物进行RT-PCR扩增,通过熔解曲线和标准曲线分析等建立实时RT-PCR方法。结果表明,从粘虫中克隆获得EF-1a和AK基因片段长度分别为622 bp和1020 bp,分别编码207个氨基酸和339个氨基酸;序列同源性分析结果表明,粘虫EF-1a与鳞翅目昆虫家蚕、桦尺蠖和柑桔凤蝶的EF-1a氨基酸序列同源性为95%以上;AK与鳞翅目昆虫草地贪夜蛾、烟蚜夜蛾、棉铃虫、斜纹夜蛾和甜菜夜蛾的AK氨基酸序列同源性为98%以上。熔解曲线和标准曲线结果显示,设计的EF-1a和AK基因引物均可应用于实时RT-PCR扩增。     

甘蓝型油菜BnPPR636及其启动子的克隆与表达分析

PPR蛋白对植物的生长发育、逆境抗性以及育性具有重要的调节作用。本研究根据氨基酸序列的保守性,利用CODEHOP方法,通过简并引物扩增甘蓝型油菜基因组DNA,得到PPR基因片段。结合RACE技术,在甘蓝型油菜品系120中扩增得到了PPR基因cDNA的全长序列。分析发现该PPR基因编码一个含636个氨基酸的蛋白质,具有11个PPR基序,不含有内含子,具有典型的PPR基因特征,命名为BnPPR636。Blast比对发现,BnPPR636与白菜P2克隆的一个未知蛋白的氨基酸序列一致性最高,达到75%。RT-PCR分析表明,BnPPR636在花中的表达量最高,在根与角果中的表达量次之,叶和茎中较低。进化树分析表明,BnPPR636蛋白与其他植物中和CMS育性恢复有关的PPR蛋白序列的一致性较高。以基因组DNA为模板,利用染色体步移技术,得到了BnPPR636基因起始密码子上游1145bp的DNA片段。经生物信息学软件分析表明,该序列具有典型的启动子序列特征,并含有许多相关的顺式作用元件,可能参与调节花和根的发育。     

害虫对转Bt基因抗虫棉的抗性及对策

本文在分析棉铃虫对Bt基因抗虫棉产生抗性的基础上,重点分析探讨了延缓害虫对转Bt基因抗虫棉产生抗性和延长转基因抗虫棉使用寿命的技术措施和对策。