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...     

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。     

苏云金芽胞杆菌分离过程中无晶体芽胞杆菌的分析

本研究选择了在苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)分离过程中发现的与Bt芽胞相似、没有伴胞晶体的8株芽胞杆菌,对其种属、质粒等生物学特性和杀虫活性进行了初步研究.对分离菌株所产芽胞进行形态观察及质粒图谱分析,发现其与Bt相似;但肽指纹图谱分析和16S rDNA聚类研究表明所分离菌株与蜡样芽胞杆菌B.cereus(Bc)匹配最高;杀虫活性测定表明这8株菌对猿叶甲Colaphellus bowringi幼虫均无毒杀作用,而15-3、W23-1和W25-3 3个菌株及其培养上清液对小菜蛾Plutella xylostella幼虫有一定的杀虫活性,说明它们能产生活性物质.这些结果说明在Bt菌株的分离过程中要对无晶体菌株加以重视,其含有的活性物质具有潜在的研究和利用价值.     

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.     

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。     

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。     

苏云金芽胞杆菌杀虫蛋白增效物质与增效机理

苏云金芽胞杆菌的主要特征是在芽胞形成的同时,能产生对多种昆虫具有特异杀虫活性的晶体蛋白,该蛋白对人畜和环境安全无害。但因在应用过程中杀虫毒力有限,影响了其巨大潜力的发挥。因此,如何提高杀虫蛋白的毒力,寻找更有效的增效物质成为新的研究热点。本文主要综述目前对苏云金芽胞杆菌杀虫蛋白具有增效作用的物质与增效机理的研究进展。     

苏云金芽胞杆菌晶体毒素的多样性

苏云金芽胞杆菌是生物防治中应用最为广泛的一种杀虫剂,它对多种昆虫和其他一些无脊椎动物具有特异的毒杀活性。苏云金芽胞杆菌的杀虫活性主要来自于菌体在形成芽胞期间生成的伴胞晶体毒素,这些晶体毒素在结构和生物学功能方面表现高度的多样性。本文介绍了苏云金芽胞杆菌晶体毒素的分类、命名方法,深入讨论了晶体毒素的氨基酸序列、三维结构、靶标生物和杀虫机理的多样性。评价了各种分类方法的特点,并展望了晶体毒素作用机制研究和未来晶体毒素新基因的发掘。     

利用双亲灭活原生质体融合技术选育高效苏云金芽胞杆菌和枯草芽胞杆菌融合菌株

苏云金芽胞杆菌B7发酵液在药后96 h对小菜蛾2龄幼虫致死率高达85.06%;枯草芽胞杆菌TL2对黄瓜枯萎病和辣椒疫霉病有显著拮抗活性(对峙培养5 d对病原菌的平均抑制率在60%以上)。本文对菌株B7和TL2的原生质体形成、完全灭活及融合的最佳条件分别进行了筛选,研究结果表明菌株B7在溶菌酶1.0 mg/m L、酶解70 min的条件下,原生质体形成率和再生率最佳,分别为85.0%和29.41%;菌株TL2在溶菌酶1.25 mg/m L、酶解50 min的条件下,原生质体形成率和再生率最佳,分别为80.00%和25.00%。菌株TL2原生质体完全灭活的最佳条件为60℃水浴35 min,菌株B7原生质体完全灭活的最佳条件为紫外照射25 min。灭活后的两亲本融合最佳条件为30℃水浴融合20 min后涂布再生培养基,用影印法连续传代10次以上,最后筛选出17株稳定的融合子,经过杀虫防病检测最后筛选到一株兼具两亲本特性的高效融合子TLB15。TLB15发酵液在药后96 h对小菜蛾2龄幼虫校正死亡率为93.44%,TLB15发酵液对黄瓜枯萎病和辣椒疫霉病(对峙培养5 d)的平均抑制率分别为60.00%和62.79%。     

对植物寄生线虫具有活性的苏云金芽胞杆菌研究进展

植物寄生线虫是重要的植物病原物之一,给农业生产带来了巨大的经济损失。长期以来,一直缺乏有效防治植物寄生线虫的手段。苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）是重要的昆虫病原细菌,广泛应用于鳞翅目、双翅目、鞘翅目害虫等农林及卫生害虫的防治;部分Bt菌株对植物寄生线虫具有很高的活性。本文总结了杀植物寄生线虫Bt菌株筛选的模型与方法的建立、Bt菌株杀植物寄生线虫的作用机理及其相关应用、以及杀植物寄生线虫的伴胞晶体蛋白与相关基因等,可望为杀植物寄生线虫Bt制剂的研究与开发提供借鉴。     

苏云金芽胞杆菌安全性的研究进展

苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis,简称Bt）是目前应用最为广泛的一类微生物农药。本文分析比较了我国及美国Bt产品登记和安全评价等情况,并对Bt制剂的风险评价进行了分析。Bt菌株不是人或其他哺乳动物的已知病原体,对哺乳动物无毒性、感染性和致病性;其种群数量在环境中呈逐渐减少趋势,无残留风险;对非靶标昆虫的生存和繁殖及土壤微生物群落结构无显著影响。     

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.     

短短芽胞杆菌B011基因组中芽胞形成调控基因spo0E的鉴定与表达分析

短短芽胞杆菌B011是一株具有广谱抗菌活性的植物内生菌,发酵后期形成芽胞。据报道,芽胞形成调控基因Spo0E的编码产物能对Spo0A～P蛋白因子去磷酸化,从而实现芽胞形成的负调控。为了能够进一步验证B011基因组中Spo0E基因的功能和表达情况,为B011菌株的遗传改造提供候选基因,本研究基于B011全基因组序列,通过生物信息学工具预测得到了9个spo0E类似基因,并与其他已公布全基因组序列的101个短芽胞杆菌Brevibacillus菌株进行比较,结果表明短短芽胞杆菌spo0E家族基因在物种分化前就已经存在。转录组测序结果表明,FO446＿19435和FO446＿04050两个spo0E家族基因在B011中高表达,表达模式表现为先升高,在发酵18 h达到最高,此后下降,这两个基因均存在SQELD基序,推测这两个基因为B011中的两个主效spo0E基因。研究结果可为短短芽胞杆菌B011的进一步开发和利用提供一定的基础。     

苏云金芽胞杆菌GS8菌株的生物学特性及其cry基因型鉴定

采用桑叶浸渍法和饲料表面覆盖法测定发现,从土壤中分离的一株苏云金芽胞杆菌菌株GS8对家蚕Bombyx mori、甜菜夜蛾Spodoptera exigua和棉铃虫Helicoverpa armigera初孵幼虫均表现出较高的杀虫活性,经形态学和生理生化反应鉴定该菌株为东北亚种(Bacillus thuringiensis subsp.tohokuensis)。聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析结果表明,GS8菌株的杀虫蛋白晶体主要由分子质量为130、81和60 kDa的蛋白组成。聚合酶链反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)鉴定结果显示,GS8菌株含有 cry1Aa、cry1Ab、cry1Ib、cry2Ab和cry9Ba 等基因。     

基于比较基因组学分析苏云金芽胞杆菌防治蛴螬的相关功能基因

为挖掘对地下害虫蛴螬高效的苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis,简称Bt）菌株在杀虫及环境适应方面的关键功能基因,本研究对蛴螬高效的菌株261-1、Fcd114、1126-1、HBF-18和78-2以及对鳞翅目害虫高效菌株WBt-2、G03进行了基因组测序,并与对鳞翅目害虫高效菌株HD1、HD12、HD73和对蛴螬高毒力菌株Bt185等基因组进行了比较分析,重点分析比较了杀虫基因、多糖代谢相关基因、与其他微生物竞争和适应性相关的酰基高丝氨酸内酯水解酶（N-Acylhomoserine lactones hydrolase,aiiA）、突破和克服靶标昆虫免疫系统的免疫抑制因子A（Immune Inhibitor A,InhA）、具有抗病并能增效杀虫的双效菌素（Zwittermicin A,ZwA）等五大类基因和基因簇。研究发现,这些菌株按照其所含有的杀虫基因特异性可分为3个类型：对鳞翅目害虫有效的菌株（类型1）、对鞘翅目害虫有效的菌株（类型2）以及同时含有两种害虫有效基因的菌株（类型3）。对地下害虫蛴螬特异（类型2）的Bt菌株除了在杀虫基因上具有特异性之外,所含有的aiiA、InhA基因也有显著特点。相关研究为进一步对地下害虫蛴螬高效Bt菌株的改良提供了新思路。     

利用新鲜蓝藻藻泥发酵制备苏云金芽胞杆菌杀虫剂

富营养化湖泊中蓝藻爆发已成突出的环境问题。以云南昆明滇池蓝藻新鲜藻泥为培养基,通过接种Bt菌种,测定发酵过程中Bt的活菌数及芽胞数,观察其生长过程中形态变化,同时测定杀虫晶体蛋白产量及杀虫毒力效价,并与常规LB培养基比较,探究了利用蓝藻藻泥培养基接种苏云金芽胞杆菌(Bt GIM1.32)制备生物源杀虫剂的可行性。结果表明:Bt GIM1.32菌种在新鲜蓝藻培养基中能正常生长并完成芽胞和伴胞晶体的合成;当蓝藻含固率为3%、pH 7、接种活化10 h处于对数生长期的菌种、接种量为2%、培养温度为30℃时,灭菌后直接接种Bt GIM1.32菌株,发酵48 h左右其活菌数可达到相对稳定值(6.79×108CFU/mL),54 h左右芽胞数达到相对稳定值(7.01×108CFU/mL);其130 ku晶体蛋白的质量浓度为4.81 mg/mL,对3龄小菜蛾的致死中浓度(LC50)为0.180μL/mL,毒力效价为1 600.00 IU/μL;发酵性能较常规LB培养基优良。研究表明,蓝藻作为发酵生产生物源农药Bt的培养基具有很好的开发潜力和应用前景。     

苏云金芽胞杆菌工程菌WG-001可湿性粉剂的增效化合物筛选

为了筛选出对苏云金芽胞杆菌具有增效作用的无机化合物,并确定其最佳使用浓度,于苏云金芽胞杆菌工程菌WG-001可湿性粉剂(Bt WG-001 WP)中添加MgCl2、CaCl2、NaHCO3、MgSO4、NaH2PO4、Na2CO3、Na2HPO4、KH2PO4等8种化合物,测定其对小菜蛾的毒力.结果显示,添加0.4％MgCl2、0.2％CaCl2、0.4％MgSO4、0.2％Na2CO3时,共毒因子分别为46.75、36.27、41.51、31.03,均大于20,而添加另外4种化合物,共毒因子均低于20;添加0.4％MgCl2、0.2％CaCl2、0.4％MgSO4、0.2％Na2CO3,增效比最大,分别为1.46、1.33、1.34、1.29.田间试验结果显示,Bt WG-001 WP中添加0.4％MgSO4稀释500倍施用时,药后7天对小菜蛾的田间平均防效最高,为80.51％,且与其它处理差异显著.表明添加0.4％MgSO4可显著提高Bt对小菜蛾的田间防效.     

两种蜘蛛毒素肽与苏云金芽胞杆菌Cry1Ac蛋白的融合表达及杀虫活性

蜘蛛毒液中含有多种杀虫肽,因而具有较强的杀虫作用,可迅速杀死农林害虫。蜘蛛毒素肽（ω-ACTX-Hv1a,ω-ACTX-Hv2a）是从澳大利亚的多能厚爪蛛Hadronyche versuta的毒液中分离获得,对昆虫有毒但对哺乳动物无毒。本文通过将人工合成的两种蜘蛛肽基因（hv1a、hv2a）与来源于对棉铃虫具有高活性的苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）野生菌株NBIC380中的杀虫基因cry1Ac进行融合并在NBIC380中表达,获得了7种不同的重组菌株BtBM-Ve（含有空表达载体）、BtBM-Ac（含有cry1Ac基因）、BtBM-1a（含有hv1a基因）、BtBM-2a（含有hv2a基因）、BtA1a（含有cry1Ac+hv1a融合基因）、BtA2a（含有cry1Ac+hv2a融合基因）和BtA（1+2）a（含有cry1Ac+hv1a+hv2a融合基因）。重组菌分别进行了棉铃虫Helicoverpa armigera 2龄幼虫、秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans和朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus的生物活性测定,结果显示BtBM-Ve无杀虫增效作用,BtBM-Ac、BtBM-1a、BtBM-2a、BtA1a、BtA2a和BtA（1+2）a针对不同的虫源具有不同的杀虫增效活性,对3种害虫杀虫增效最多的重组菌是BtA（1+2）a,对棉铃虫2龄幼虫杀虫增效百分比为93.43%,对秀丽隐杆线虫为34.48%,对朱砂叶螨为13.46%。本文构建的基因工程菌对防治鳞翅目害虫、螨虫和线虫具有重要的理论意义和应用前景。     

海洋贝莱斯芽胞杆菌Bam-6全基因组测序及生物信息分析

贝莱斯芽胞杆菌Bam-6对柑橘溃疡病等植物病原菌具有较强抗菌活性,同时具有杀灭桃蚜的作用,为挖掘Bam-6特殊功能基因及基因簇,深入研究其抑菌杀虫机制,采用第二代BGISEQ与第三代Pac Bio平台相结合的测序技术对Bam-6进行全基因组测序,并对测序数据进行基因组组装、基因预测与功能注释、共线性分析、次级代谢产物合成基因簇预测和比较基因组分析等。Bam-6全基因组全长为3928774 bp,GC含量为46.53%,共编码3861个ORF,含有86个t RNA基因、27个r RNA、0个s RNA、122个串联重复序列和2个卫星RNA。在NR、Swiss-Prot、eggNOG、GO和KEGG数据库分别注释到基因3840、2156、3485、3319和2721个。同时,生物信息学分析表明此菌株基因组中有12个次级代谢产物基因簇,包括3个未知功能的基因簇、8个相似度较高的抗生素合成基因簇（surfactin、macrolactin H、fengycin、bacillaene、difficidin、bacillibactin、bacilysin和mersacidin）和1个相似度仅为7%...