苏云金芽胞杆菌cry1Ia32基因克隆和原核表达的研究

根据GenBank中cry1I类基因序列设计特异性引物,以Bt SC-13菌总DNA为模板PCR扩增得到2 151bp的cry1Ia全长基因。该基因编码蛋白由717个氨基酸组成,相对分子量为80.9kDa,等电点为6.57,编码蛋白与Cry1Ia1(CAA44633)亲缘关系最高达99.03%的序列同源性,该蛋白被Btδ-内毒素国际命名委员会正式命名为Cry1Ia32(登录号为JX944039)。cry1Ia32基因通过表达载体pET-21b在大肠杆菌中高效表达分子量为81kDa的蛋白,诱导表达的Cry1Ia32蛋白对棉铃虫和甜菜夜蛾的2龄幼虫具有较高杀虫活性,LC50值分别为0.025mg/mL和0.011mg/mL,为抗虫转基因植物研究提供了新的基因。     

Cry1Ia和Cry2Ab融合蛋白的表达

[目的]苏云金芽孢杆菌表达的杀虫蛋白Cry1Ia和Cry2Ab对鳞翅目和鞘翅目昆虫具有较好的杀虫活性。为充分利用已有Cry蛋白,本文构建了两者的融合蛋白,并对融合蛋白的原核表达进行检测。[方法]本文将两个基因的编码基因,按照两种先后顺序拼接起来,获得cry1Ia-cry2Ab融合基因和cry2Ab-cry1Ia融合基因。另外,将Cry1Ia蛋白N端第一个α-螺旋(73个氨基酸)的编码序列删除后,接入cry2Ab基因5'端,获得第三个融合基因cry1IaD73-cry2Ab。将3个基因分别插入pHT304载体,并由cry1Ac基因的启动子和终止子调控其在Bt细胞中表达。[结果]SDS-PAGE结果显示,Cry1Ia-Cry2Ab、Cry2Ab-Cry1Ia和Cry1IaD73-Cry2Ab三个融合蛋白均能够在Bt细胞中表达,其测定分子量与预期大小一致,分别约152kDa、152kDa和144kDa。蛋白印迹法分析发现,在表达过程中,三种融合蛋白均有一定比例的降解。另外,不同温度对融合蛋白的表达也有不同程度的影响。[结论]本研究构建了3种融合杀虫基因并在Bt细胞中成功表达,为进一步解析这类融合蛋白的杀虫活性和机理奠定了基础。     

苏云金芽孢杆菌cry1Ac28基因的克隆及原核表达

研究旨在克隆苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)Q-12的cry1Ac28基因并在原核载体中表达。应用PCR-RFLP法鉴定出Bt Q-12中含有cry1Ac基因,根据已知的cry1Ac全长基因序列设计特异引物,以Bt Q-12基因组DNA为模板扩增cry1Ac全长基因,与大肠杆菌(Escherichia coli)表达载体pEB相连接获得含有cry1Ac全长基因的重组质粒pEB-cry1Ac,经过序列分析表明,该基因编码区为3 537 bp,编码1 178个氨基酸,分子质量为133.3176 ku,pI为4.885,为弱酸性蛋白质,亮氨酸(Leu)、丝氨酸(Ser)、谷氨酸(Glu)三种氨基酸含量最高,分别为8.06%、7.80%、7.72%,该基因在大肠杆菌BL21(DE3)菌株能够正常表达133.3176 ku蛋白。该基因核苷酸序列已在GenBank中登录,登录号为FJ610439,并由Btδ-内毒素基因国际命名委员会正式命名为cry1Ac28。为进一步研究cry1Ac28蛋白功能和活性打下了良好的基础。     

苏云金芽孢杆菌cry1Da5基因的克隆与表达

采用5对引物组合经2轮PCR扩增对苏云金芽孢杆菌QL75-2菌株中的cry基因进行鉴定,克隆得到1个cry1Da型基因片段。通过设计全长引物扩增得到该cry基因的全长序列,转入原核表达载体pET-28a中,在大肠杆菌BL21(DE3)中进行表达,最后对表达蛋白进行生物活性分析。序列分析结果表明,该cry1Da基因全长3 495 bp,推测其编码1 164个氨基酸,组成分子量约132.01 ku的蛋白质。该预测蛋白质与已知的Cry1Da3蛋白质具有最高的序列同源性(99.7%),该基因被国际杀虫晶体蛋白基因命名委员会正式命名为cry1Da5。生物活性分析结果表明,Cry1Da5蛋白质对鳞翅目的甜菜夜蛾幼虫具有较强的杀虫活性,其LC_(50)为21.47μg/mL,而对鳞翅目的棉铃虫幼虫无杀虫活性。因此,cry1Da5基因可作为一个新的cry基因资源在甜菜夜蛾的生物防治中应用。     

苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因cry1Ab22的克隆与表达

【目的】克隆并表达苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiens,Bt)杀虫晶体蛋白cry1Ab22基因,为解决昆虫抗性问题提供有效途径,并为构建新型转基因工程菌和转基因植物提供基因材料。【方法】根据GenBank中cry1Ab型基因序列设计1对引物,并加入BamHⅠ和PstⅠ酶切位点。用全长基因PCR产物粘端定向克隆的方法,从苏云金芽孢杆菌S249菌株中扩增到1个苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白cry1Ab型基因cry1Ab22,将其克隆到表达载体pMAL-c2X中,转化大肠杆菌TB1,进行诱导表达,并对表达产物的杀虫活性进行检测。【结果】cry1Ab22基因长度约为3.5 kb;其与已知的cry1Ab3型基因同源性最高,所编码的蛋白质存在5个氨基酸差异。cry1Ab22基因已在GenBank中登录,登录号为EU220269,并被Bt毒素基因国际命名委员会正式命名为cry1Ab22。SDS-PAGE电泳结果表明,cry1Ab22基因表达了170 ku左右的融合蛋白。cry1Ab22蛋白对小菜蛾(Plutella xylostella)的LC50为225.1μg/mL。【结论】S249菌株含有新型的cry1Ab基因,且该基因表达的蛋白具有较强的杀虫活性。     

苏云金芽胞杆菌cry1Aa19基因的克隆、表达及杀虫活性分析

研究根据cry1Aa类基因的全长序列设计全长引物,以苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)菌株LS-R-21的基因组DNA为模板扩增出片段大小为3 600 bp的cry1Aa的全长基因,与大肠杆菌(Escherichia coli)表达载体pEB相连接获得含有cry1Aa全长基因的重组质粒pEB-cry1Aa,转入大肠杆菌Rosetta(DE3)菌株中,诱导表达出132 ku的蛋白。该蛋白由1 175个氨基酸组成,其分子质量为132.9964 ku。该基因核苷酸序列已在GenBank中登录,登录号为HQ685121,并且被国际基因命名委员会正式命名为cry1Aa19。杀虫活性测定结果表明,cry1Aa对小菜蛾(Plutella xylostella)有很强的杀虫活性,LC50为1.18μg.mL-1。该基因的获得将为害虫抗性研究及高效工程菌的构建提供了重要的试验材料。     

对鞘翅目害虫高毒力Bt基因cry3Aa7的分离克隆及表达研究

 从国内分离的对鞘翅目叶甲科害虫高毒力的Bt菌株中克隆了 3.0kbcry3Aa基因大片段 ,完成了该片段的亚克隆和全序列测定。该基因编码区为 1932bps,编码的蛋白质由 6 4 4个氨基酸残基组成 ,分子量 73.1ku ,等电点为 pH5 .16 5 ,为弱酸性蛋白。该蛋白中Ser、Leu、Thr含量最高 ,分别为 8.2 2 %、8.0 7%和 7.76 %。通过穿梭载体将该基因导入Bt无晶体突变株中 ,获得工程菌Biot2 0 5。cry3Aa7基因在其中能正常表达 ,并形成扁方形晶体。工程菌Biot2 0 5对榆蓝叶甲 (Pyrrhaltaaenescens)校正死亡率为 86 .2 1%。该基因序列已在EMBL、GenBank中登记 ,并被国际Bt δ 内毒素基因命名委员会正式命名为cry3Aa7。     

甘薯低温胁迫基因IbICE1的克隆及表达分析

克隆甘薯(Ipomoea batatas(L.)Lam.)低温胁迫基因Ib ICE1,对其进行序列分析及低温胁迫下表达水平分析,探讨Ib ICE1对甘薯耐低温胁迫能力的影响。以辽薯36为试验材料,利用RACE技术克隆甘薯Ib ICE1基因,Ib ICE1基因的c DNA全长2150bp,包含1611bp完整的开放阅读框,该基因编码536个氨基酸残基,分子量58.26 k D,等电点5.72。进化树分析表明,Ib ICE1同玉米和拟南芥ICE1基因亲缘关系较近。Ib ICE1蛋白C端含有一个典型的b HLH结构域,并与其他植物的ICE1蛋白具有较高的同源性。采用RT-PCR研究该基因在低温处理时的表达量及在甘薯不同组织中的表达量,结果表明,该基因的表达受低温胁迫诱导,在甘薯的茎、叶和根均有表达,其中叶中表达量最高,推测Ib ICE1基因在甘薯耐低温胁迫中发挥重要作用。     

对鞘翅目害虫高毒力Bt基因cry3Aa7的分离克隆及表达研究

从国内分离的对鞘翅目叶甲科害虫高毒力的Bt菌株中克隆了3.0kbcry3Aα基因大片段,完成了该片段的亚克隆和全序列测定,该基因编码区为1932bps,编码的蛋白质由644个氨基酸残基组成,分子量73.1ku,等电点为pH5.165,为弱酸性蛋白,该蛋白中Ser,Leu,Thr含量最高,分别为8.22%,8.07%和7.76%,通过穿梭载体将该基因导入Bt无晶体突变株中,获得工程菌Biot205,cry3Aα7基因在其中能正常表达,并形成扁方形晶体。工程菌Biot205对榆蓝叶甲（Pyrrhalta aenescens)校正死亡率为86.21%。该基因序列已在EMBL、GenBank中登记,并被国际Bt-δ-内毒素基因命名委员会正式命名为cry3Aα7。     

苏云金芽孢杆菌新菌株S249 cry2Ad2的克隆及特征分析

根据GenBank中cry2Ad基因序列设计1对特异性引物,以苏云金芽孢杆菌新菌株S249质粒 DNA为模板,应用PCR扩增技术得到了1条大小约为2．0 kb的DNA片段(cry2Ad2)。通过引物步行法测定该片段长1919 bp,其中开放阅读框(ORF)长1902 bp,编码633个氨基酸;经DNASTAR软件分析,预测其蛋白分子量为70．72 ku,等电点pI=8．26。序列比较结果表明,该基因与cry2Ad类基因高度同源(同源性达99%)。该基因已在GenBank中登录,登录号为DQ219823,并被Bt δ-内毒素基因国际命名委员会正式命名为cry2Ad2。     

苏云金芽孢杆菌cry1Ac15基因的克隆及原核表达

[目的]为了分析苏云金芽孢杆菌cry1Ac15基因序列。[方法]以全长基因PCR产物的黏端定向克隆的方法,设计1对特异引物,分别引入SalⅠ和BamHⅠ酶切位点。以Ly30质粒DNA为模板扩增cry1Ac全长基因,与表达载体pUCM-T相应的酶切产物连接,转化大肠杆菌,获得含有cry1Ac基因的重组质粒pUCLy1Ac。[结果]cry1Ac基因编码区为3 564 bp,编码蛋白分子量为134 kD,含1 184个氨基酸,与cry1Ac3同源性最高,该基因经诱导获得高效表达,SDS-PAGE电泳检测到明显的134 kD蛋白带。[结论]诱导表达的cry1Ac蛋白对棉铃虫、甜菜夜蛾等鳞翅目害虫幼虫均有较高的杀虫活性。     

Polyhedrosis Virus in Bacillus thuringiensis

This study was conducted to build a recombinant strain with highly insecticidal activity and a wide host range by using the cry1Ac and p74 gene.Firstly,the p74 gene was amplified from the genosome of Autographa californica multicapsid nucleopolyhedrovirus.The cry1Ac gene and the terminator gene of cry1Ac,named cry1Act,were amplified from the plasmid of Bt 4.0718 strain.Three T vectors,named pTp74,pT1Ac,and pT1 Act which held the aimed gene p74,cry1Ac,and cry1Act,respectively,and two middle vectors,named pTp74Act and pT1Acp74 which held the aimed fusion gene p74-cry1Act and cry1Ac-p74,respectively,were built by using pMD18-T.Then pT1Acp74 and the shuttle plasmid were digested and linked and an expressing-vector pH1Acp74 was built.Finally,pH1Acp74 was transformed into the acrystalliferous strain XBU001 and the aimed recombinant strain XBU-H1Acp74 was obtained.The expression of Bt transformant XBU-H1Acp74 was analyzed by SDS-PAGE which showed XBU-H1Acp74 could produce 130 kDa Cry1Ac protein and 50 kDa P74 protein.The insecticidal activity of transformant against Spodoptera exigua was evaluated compared with the contrast strains HTX-42(only cry1Ac gene was transformed into XBU001)after autolysis.The LC50 of HTX-42 was higher than that of the XBU-H1Acp74's,which implied that P74 could increase the efficacy and range of Bt Cry toxins in insect control.The fusion gene of cry1Ac and p74 were constructed successfully which will be served as the foundation for constructing the fusion genes of Bt cry gene and other foreign genes.     

核型多角体病毒p74基因在苏云金芽胞杆菌中的表达

 【目的】利用核型多角体病毒（NPV）的p74基因与苏云金芽胞杆菌（Bt）的cry1Ac基因构建融合基因cry1Ac-p74,构建具有广谱杀虫作用的工程菌。【方法】从Bt4.0718菌株中克隆cry1Ac基因及其终止子cry1Act,从苜蓿丫纹夜蛾核型多角体病毒（AcMNPV）中克隆p74基因,以pMD-T作为大肠杆菌亚克隆载体,分别构建含有目的基因片段的T载体pT1Ac、pTp74、pT1Act以及中间载体pT1Act、pTp74Act,获得携带有目的融合基因cry1Ac-p74的表达载体pH1Acp74;该表达载体电转化至Bt无晶体突变株XBU001,得到目的重组菌株XBU-H1Acp74。【结果】XBU-H1Acp74可表达130 kD的Cry1Ac蛋白和50 kD的P74蛋白,生测显示P74蛋白可以协同Cry1Ac的杀虫效果。【结论】本研究成功构建了cry1Ac基因与p74基因融合的Bt工程菌,为进一步研究和构建新型生物杀虫剂的工程菌株,研制出高效、广谱、安全的杀虫剂提供了新的技术途径。     

cry1A基因通用检测方法的建立

cry1A基因编码苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白，是转基因植物使用最为广泛的抗虫基因，包括cry1Ab、cry1Ac、cry1A.105、cry1Ab/Ac等类型，cry1A基因为靶标的检测方法在转基因植物安全监管与检测中尤为重要。虽已建立数种cry1A基因检测方法，但均因该基因间序列差别较大而无法覆盖大部分转化体。由此，采用简并引物的策略，开发了一种cry1A基因通用检测方法，检测能力覆盖了常见的16种含cry1A的转化体，开发过程包括实验室内部方法建立和实验室间循环验证。结果表明，该方法在引物终浓度04 μmol·L-1，退火温度64 ℃的条件下，能够特异性检测样品中含有的cry1A基因，检出限为01%。开发的cry1A基因检测方法参数全面，重复性和重现性良好，为国内外转基因成分监管与检测提供方法参考。     

农杆菌介导的Bt cry1Ⅰa基因转化花椰菜的研究

利用苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)cry1Ⅰa基因构建了双T DNA边界的植物表达载体pCS1Ⅰa-LR,以瑞士雪球花椰菜具柄子叶和下胚轴为外植体,通过农杆菌介导法将cry1Ⅰa基因导入花椰菜中,共获得30株转化植株,经PCR检测,其中18株为PCR阳性植株,PCR阳性率为60%;RT-PCR和Western杂交检测结果表明,cry1Ⅰa基因在转基因花椰菜中可以正常转录和正确表达。转基因植株用小菜蛾幼虫进行饲虫试验,结果表明,转cry1Ⅰa基因花椰菜对小菜蛾具有很强的毒杀作用,昆虫幼虫的校正死亡率高达100%。获得的转基因花椰菜可用于下一步的抗虫花椰菜的培育。     

苏云金芽胞杆菌cry1Ia17基因克隆、表达的研究

根据cry1I类基因的全长序列设计引物,以苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)菌株BtMX2的总DNA为模板扩增出片段长为2.1 kb的cry1I的全长基因,插入大肠杆菌(Escherichia coli)表达栽体pEB,转化大肠杆菌Rosetta茵株,诱导表达出81 ku的蛋白,编码的...     

苏云金芽孢杆菌新菌株GGD-4杀虫晶体蛋白基因分析

利用稀释平板培养法从连云港地区的土壤中分离了一株苏云金芽孢杆菌新菌株GGD-4,通过PCR-RFLP鉴定体系和SDS-PAGE方法分析了此菌株中cry基因类型和表达蛋白。结果表明:该菌株中含有cry1Aa基因型,同时表达130~140kD的蛋白;但EcoRⅠ和PstⅠ酶切结果不同于正常的cry1Aa基因,实验中利用生物信息学方法设计的cry1Aa基因特异引物对扩增后也证明含有cry1Aa基因。室内生测结果显示,该菌株对重要的农业害虫甜菜夜蛾、菜青虫等均有较高的杀虫毒力。     

基于GR79 EPSPS筛选标记的抗虫抗除草剂表达载体构建及抗性鉴定

虫害和草害是农业生产中两大主要危害。目前,尽管转基因抗虫和抗除草剂作物相继报道和应用,然而我国抗虫抗除草剂复合性状作物培育仍然明显滞后,而且多依靠传统杂交选育的手段,费事费力、周期长。根据苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis, Bt）Cry1Ac蛋白结合结构域和毒性结构域特征,人工合成杀虫基因cry1Ac-2.5。同时,利用抗除草剂基因GR79 EPSPS替换卡那霉素筛选标记,构建基于草甘膦除草剂筛选标记的复合抗虫抗除草剂植物表达载体,并转化烟草。qRT-PCR结果表明转基因烟草cry1Ac-2.5和GR79 EPSPS基因转录水平均成功表达,经Bt和GR79试纸条检测表明上述基因在蛋白水平正确翻译。抗性实验表明,转基因烟草愈伤经草甘膦筛选,阳性率达到80%,且转基因烟草耐受100 mg/L草甘膦处理。抗虫实验表明,饲喂cry1Ac-2.5转基因烟草4 d后,棉铃虫幼虫死亡率为90%左右,表明人工基因cry1Ac-2.5具有显著的的抗虫效果。以上结果表明,构建的抗虫抗除草剂植物表达载体（Cry1Ac-2.5+GR79 EPSPS）将抗虫基因和抗除草剂基因有效合并,对于快速培育抗虫抗除草剂作物具有指导意义。     

cry1Ac基因启动子表达Vip3Aa蛋白特性分析

苏云金芽胞杆菌cry基因启动子常用于构建蛋白表达载体。为探讨苏云金芽胞杆菌cry基因启动子指导Vip3Aa蛋白表达情况及杀虫活性,以p UC19载体为基础,运用重叠引物PCR方法构建Vip3Aa11表达载体,并与由T7启动子指导的Vip3Aa11表达蛋白杀虫活性、抗胰蛋白酶稳定性比较,初步探索发酵条件。结果表明,cry1Ac启动子与T7启动子均在上清液中表达大小为88 ku Vip3Aa11蛋白,对甜菜夜蛾、棉铃虫杀虫活性差异不显著,cry1Ac基因启动子在37℃、48 h更适合Vip3Aa11蛋白的表达,为vip基因表达、功能验证及杀虫机理等研究提供新思路。