苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白Cry7Ba1溶解性改良

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白Cry7Ba1需要在强碱性缓冲液中(pH12.5)才能溶解,而且只有溶解后才能表现出毒力。分别用Cry1Ac和Cry1C晶体蛋白的C-半段替换Cry7Ba1的C-半段,结果发现当Cry7Ba1的C-半段被替换后,重组晶体蛋白与Cry1Ac和Cry1C等其它晶体蛋白一样在弱碱性条件下(pH9.5)能有效溶解,而且其杀虫活性没有发生明显变化。本研究结果表明Cry7Ba1晶体蛋白难溶的特性是由其C-半段结构决定的,通过改变其C-半段结构改善溶解性,为该晶体蛋白的应用提供了可能。     

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。     

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白基因cry218的克隆和表达

从对棉铃虫高毒力的苏云金芽胞杆菌２１８菌株中克隆到杀虫晶体蛋白基因ｃｒｙ２１８，限制性内切酶图谱表明该基因属于ｃｒｙ１Ａｃ基因。改造了两个质粒载体，并以此将ｃｒｙ２１８基因克隆到Ｅ．ｃｏｌｉＪＭ１０３和苏云金芽胞杆菌无晶体突变株Ｂｔｉ７８／１１中，重组菌均表达１３０ｋＤ蛋白质，对小菜蛾的杀虫率在稀释１０００倍和３０００倍时可分别达到９０％以上和８０％以上。     

利用苏云金芽胞杆菌非芽胞特异性的启动子表达cry1Ac10和cry1C基因

利用重叠延伸ＰＣＲ技术,将苏云金芽胞特异性的ｃｒｙ３Ａ基因的启动子替换ｃｒｙ１Ａｃ１０和ｃｒｙ１Ｃ基因的启动子序列,并用ｃｒｙ１Ａｃ１０基因的终止序列,替换ｃｒｙ１Ｃ基因终止密友子下淳的序列,得到改造的ｃｒｙ１Ａｃ１０和ｃｒｙ１Ｃ基因,改免与其内源杀虫晶体蛋白基因竞争转录因子（σ因子）从而提高杀虫晶体蛋白的表达量,为构建高效杀虫工程菌提供了有效的基因。     

苏云金芽胞杆菌Bt9875杀虫晶体蛋白可诱导Caspase和Bcl-2家族参与调控HL-60细胞凋亡

研究Caspase家族与Bcl-2家族参与调控苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)Bt9875杀虫晶体蛋白对人急性髓细胞性白血病细胞HL-60的影响.本实验采用MTT法检测了杀虫晶体蛋白诱导HL-60细胞凋亡后的Caspase家族的活性和Caspase凋亡酶抑制剂对杀虫晶体蛋白诱导HL-60细胞凋亡的影响;采用Western blot检测了杀虫晶体蛋白诱导多聚ADP-核糖聚合酶(PARP)降解、Bcl-2/Bax调控和细胞色素C的释放.研究结果表明,杀虫晶体蛋白作用HL-60细胞后,激活了Caspase-3、Caspase-8和Caspase-9,在48 h内Caspase家族抑制剂(Z-VAD-FMK)、Caspase-3抑制剂(z-DEVD-FMK)和Caspase-9抑制剂(Z-LEHD-FMK)均可显著抑制杀虫晶体蛋白诱导的细胞凋亡;杀虫晶体蛋白可明显上调促凋亡蛋白Bax的表达,同时下调抗凋亡蛋白BCl-2的表达,并观察到胞浆中细胞色素C的释放.初步证明了Bt9875杀虫晶体蛋白诱导的HL-60细胞凋亡是由Caspase家族和Bcl-2家族共同调控的,线粒体途径在诱导细胞凋亡过程中起着重要作用.     

苏云金芽胞杆菌伴胞晶体蛋白对植物寄生线虫生物测定方法的建立和高毒力菌株的筛选

本研究建立了一套利用苏云金芽胞杆菌伴胞晶体蛋白对植物寄生线虫的生物测定方法。通过该方法从本实验室收集保藏的苏云金芽胞杆菌菌株中筛选出了对植物寄生线虫有毒杀作用的菌株11株。通过复筛确定了10个菌株的伴胞晶体蛋白对植物寄生线虫有活性；SDS-PAGE显示这些菌株的伴胞晶体蛋白组成具有特异性和多样性。其中菌株YBT-021的杀线虫其半致死浓度（LC50）分别为：北方根结线虫(Meloidogyne hapla) 35.62μg/mL，苎麻短体线虫(Pratylenchus scribneri) 75.65μg/mL，苎麻矮化线虫（Tylenchornchus sp.）94.31μg/mL，甘薯茎线虫(Ditylenchus destructor) 215.21μg/mL。     

苏云金芽胞杆菌WZ-9菌株对马铃薯瓢虫的毒力及其杀虫基因的研究

苏云金芽胞杆菌(Bacillus tbutingiensis)WZ-9是从土壤中分离的对马铃薯瓢虫(Henosepilachna vigintioctomaculata)的幼虫有特异杀虫活性的新菌株.实验对WZ-9菌株的形态特征、生长特性、生物活性、基因型和蛋白型等进行了研究.结果表明,WZ-9菌株可产生菱形伴胞晶体,SDS-PAGE检测表达的主要蛋白条带分子量约为130 Kd;液体培养的生长周期是24 h,随菌株的生长培养基Ph发生较大波动,在潜伏期和稳定期,Ph变化较小,在对数生长期Ph呈先迅速下降、再缓慢回升的变化趋势;生物活性测定表明,WZ-9菌对马铃薯瓢虫2龄幼虫72 h校正死亡率达100%,LC50为2.95×107细胞/Ml;基因型鉴定表明,WZ-9菌株含有cry7基因,利用PCR扩增方法获得了1条总长为3 781 bp基因序列,其中包含了1个3 414 bp开放读码框,其编码蛋白由1138个氨基酸残基组成,与Cry7Ab2具有99.65%序列同源性,存在4个氨基酸差异,亲缘关系最近,被Bt杀虫晶体蛋白命名委员会命名为Cry7Ab3(登录号为BI1015188).     

苏云金芽胞杆菌转座子整合载体的构建

利用苏云金芽胞杆菌转座子Ｔｎ４４３０的转座机制构建了可用于将外源基因整合到染色体的整合载体系列。将Ｔｎ４４３０的解离酶基因（ｔｎｐＩ）和转座酶基因（ｔｎｐＡ）移至两个倒转重复的反向重复序列之外,并用多克隆位点取代;将这种转移结构置入不稳定的穿梭载体ｐＢＭＢ６２２Ｎ中,获得ｐＢＭＢ－Ｆ７和ｐＢＭＢ－Ｒ１４。当红霉素抗性基因插入其中的多克隆位点后,在ＢＭＢ１７１ ｔｎｐＡ基因会随着质粒的消除而消失。     

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。     

苏云金芽孢杆菌对新秀丽小杆线虫的作用

新秀丽小杆线虫是一种模式生物，能够在室内培养。本研究采用大肠杆菌饲养，获得大量虫源，通过观察该线虫对不同Bt菌株产生毒力反应的情况，筛选含有毒力的Bt菌株。经筛选获得6个菌株的伴孢晶体对新秀丽小杆线虫进行毒性比较，野生菌株Bt-010杀虫快速而持久，毒力强，作用时间大约在36h左右，测得其理想的LC50为0.498µg/ ml。初步纯化其毒性蛋白，发现其主要作用成分是大小为25 – 35 kD的蛋白。DNA Ladder检测发现在这个毒性蛋白不象化学农药一样对线虫的DNA造成损伤。     

苏云金芽孢杆菌4.0718菌株晶体毒素性质的研究

以苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，Bt）4．0718菌株伴孢晶体65kD原毒素为材料，比较了几种染色-脱色方法对电洗脱回收蛋白的影响。蛋白纯化的步骤包括SDS-PAGE分离、采用自制蛋白回收装置电洗脱回收杀虫晶体蛋白及抗胰蛋白酶核心多肽、超滤法脱盐、冷丙酮沉淀法除去考马斯亮蓝及SDS。经SDS—PAGE检测，呈现出均一的蛋白带，回收蛋白达到了电泳纯。以双向凝胶电泳（2-DE）技术分析了苏云金芽孢杆菌库斯塔克亚种HD—1和4．0718菌株伴孢晶体内的蛋白质组分。结果表明，两者相互匹配的蛋白点有54个，HD—1菌株的130kD亚基有2个点，其等电点在5．25～5．75之间，65kD亚基在等电点3．4～8．3之间具有广泛的分布，130与65kD之间的亚基的等电点集中在3．5～4．2之间，65kD以下亚基的等电点集中在3．5～6．2之间；4．0718菌株的130kD亚基仅有1个点，65kD亚基的蛋白点比HD-1菌株更多，130与65kD之间的亚基、65kD以下的亚基蛋白点均比HD-1菌株多且等电点分布范围更广。     

Adsorption of the Bacillus thuringiensis toxin (Cry1Ab) on Na‐montmorillonite and on the clay fractions of different soils

The adsorption of the toxin from Bacillus thuringiensis (Bt‐toxin), which is synthesized in genetically modified maize, on sterilized Na‐montmorillonite and on H₂O₂‐treated and untreated clay fractions of three soils from different sites were studied. All adsorption isotherms can be described by a linear isotherm. Although all clay fractions from the different soils show nearly the same mineralogical composition, we found different affinities ranging from k = 47.7 to k = 366.7 of the adsorbates for the Bt‐toxin. The H₂O₂‐treated clay fractions show no correlation between the adsorption affinity and the amount of soil organic matter. On the other hand, there is a correlation between the content of organic carbon and the adsorption affinity of the untreated clay fractions. This can be explained by the fact that due to the coatings of soil organic matter on aggregates, the Bt‐toxin polymers are not able to adsorb within the clay aggregates.     

黑龙江凉水自然保护区苏云金芽孢杆菌的收集与鉴定

黑龙江凉水自然保护区是我国现有保存下来的较大片原始红松林基地之一,总面积6394hm^2,森林覆盖率95％以上。本研究从小兴安岭凉水自然保护区采集土样782份,采用醋酸钠培养基结合高温方法筛选土壤中的芽孢杆菌,通过光学显微镜观察鉴定产生伴胞晶体的苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis．Bt）。总计分离得到芽孢杆菌和苏云金芽孢杆菌分别为1735株和33株,Bt菌株的分离率和出菌率分别为1．90％和4．22％。利用SDS-PAGE和PCR—RFLP方法对筛选获得的成分离株进行了杀虫晶体蛋白和基因型分析,结果表明14株产菱形伴胞的＆菌株,SDS-PAGE电泳分析芽孢后期产生分子量大小130kD蛋白带,PCR-RFLP分析初步鉴定为crylAc基因,其它产圆形或其它不定形晶体蛋白的＆分离菌中,芽孢后期主要蛋白大小为20～150kD不等,PCR—RFLP方法鉴定结合PCR片段测序分析这些菌株含有新型cry4、cry39和cry40基因等。本研究是“中国助资源收鉴与利用”项目组成部分之一,凉水自然保护区苏云金芽孢杆菌的收集与鉴定目的是要对整个东北地区成资源分布和多样性作一个初步评估,实验结果表明东北森林地区具有丰富多样的威菌株和杀虫基因资源。     

鉴别苏云金芽孢杆菌生产菌株MZ1的溶原性噬菌体

苏云金芽孢杆菌（Bacillus thurillgicnsis，Bt）作为不污染环境而又高效的生物杀虫剂已广泛地应用。可是，在83％的Bt菌株中都能分离到相应的溶原性噬菌体，在发酵生产中由其引起的发酵倒罐率轻者为15％-30％，重者达到50％-80％，甚至会导致工业的破产，因此溶原性噬菌体已成为发酵工业的一大危害。本研究采用溶原性噬菌体的指示菌、直接电镜观察法和噬菌体DNA等综合进行检测，证明了该菌株属于溶原菌。此研究既能为生产上防治溶原性噬菌体提供理论依据，又能为后续阶段研究其溶原性爆发规律及其分子生物学准备了生物实验材料。     

苏云金芽胞杆菌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,以苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)菌株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81.2kD。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)和小菜蛾(Plutella xylostella)有很强的杀虫活性,LC50分别为0.268μg/g和2.227μg/mL,其杀虫效果与Cry1Ab和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重要依据。