球形芽胞杆菌Cry48Aa/Cry49Aa毒素在苏云金芽胞杆菌中的共表达及杀蚊活性

球形芽胞杆菌Cry48Aa/Cry49Aa复合杀蚊毒素对库蚊有高毒力,并能杀死二元毒素BinA/BinB抗性蚊虫,是一种比较有潜力的新型杀蚊毒素蛋白,但Cry48Aa在野生菌株中表达量较低限制了该毒素的开发与应用。本文将cry48Aa基因启动子置换,并将cry48Aa和cry49Aa在苏云金芽胞杆菌中进行共表达。SDS-PAGE检测重组蛋白表达,可见120 kD左右的Cry48Aa蛋白带和53 kD的Cry49Aa蛋白带,cry48Aa在自身启动子下表达量偏低,在置换强启动子Pcry1Aa后表达量明显提高,但Cry48Aa仍低于Cry49Aa的表达量。重组菌株BMB171-pBU-cry48Aa-cry49Aa和BMB171-pBU-Pcry1Aa-cry48Aa-cry49Aa产生典型的双锥型和方形2种晶体。两菌株发酵液对实验室饲养的二元毒素敏感(CqSL)和抗性致倦库蚊(CqRL/C3-41)品系4龄幼虫都表现出高毒力,LC₅₀分别为3.05和3.45以及0.65和0.82 μL/mL。     

苏云金杆菌10亚种的质粒DNA图谱分析和杀蚊晶体毒素蛋白基因在质粒上的定位

对苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,简称B.t.)血清型H_1-H_9和H_(14)10个亚种的12个菌株质粒DNA图谱作了琼脂糖凝胶电泳分析。质粒DNA分子量在3.3～150MD之间,其中苏云金亚种(B.t.subsp.thuringiensis)HD-2菌株、戈尔斯德亚种(subsp.kurstaki)HD-1菌株和鲇泽亚种(subsp.aizawai)含有质粒10个;以色列亚种(subsp.israelensis)质粒6个;苏云金亚种berliner菌株和莫里逊亚种(subsp.morrisoni)质粒6个;质粒5个的有戈尔斯德亚种的HD-73菌株和多窝亚种(subsp.tolworthi);猝倒亚种(Subsp.sotto)和有蜡螟亚种(subsp.galleriae)分别有3和4个;而幕虫亚种(subsp.finitimus)和亚毒亚种(subsp.subtoxicus)有质粒2个。以色列和莫里逊亚种编码的杀蚊毒素蛋白基因分别定位于75MD和98MD的质粒上,它们与苏云金杆菌PG-14的cryIVD基因的同源性大于85％。     

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。     

球形芽孢杆菌杀蚊毒素的作用方式和蚊虫的抗性特征

球形芽孢杆菌（Bacillussphaericus）是一种对蚊幼虫有毒杀作用的好气芽孢杆菌。高毒力菌株在芽孢形成过程中能产生有51．4和41．9kDa蛋白组成的伴孢晶体。蚊幼虫取食芽孢／晶体混合物后,晶体蛋白被降解形成活性蛋白而结合到中肠上皮细胞的特异性结合位点上,最后导致蚊幼虫死亡;低毒力菌株和部分高毒力菌株在其营养体生长阶段可产生可溶性的100、30．5和38．5kDa的Mix毒素（Mtx1、Mtx2和Mix3）。该毒素同晶体毒素和其它杀虫毒素无同源性,其杀蚊作用机理不详。在实验室和野外长期高选择性压力下,蚊幼虫会通过中肠上皮细胞二元毒素特异性结合位点的改变而对球形芽孢杆菌产生不同水平的抗性,其抗性特性是由位于染色体上的单一隐性基因决定的。本文简述了球形芽孢杆菌的杀蚊毒素的作用方式及抗性蚊虫的抗性特性。     

治理昆虫对转苏云金芽胞杆菌杀虫蛋白基因植物的抗性

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...     

球形芽胞杆菌Cry48Aa/Cry49Aa杀蚊毒素与致倦库蚊中肠上皮细胞复合物的结合特性

Cry48Aa/Cry49Aa毒素是近年来在球形芽胞杆菌IAB59中发现的新型双组分毒素,仅对库蚊具有较高的毒杀作用并能杀死二元毒素(Bin)抗性库蚊,是一种比较有潜力的新型杀蚊毒素蛋白,但目前对Cry48Aa/Cry49Aa毒素的作用模式还不清楚。本研究将cry48Aa和cry49Aa基因在苏云金芽胞杆菌无晶体突变株中表达,纯化毒素的生测结果表明该复合毒素对Bin毒素敏感和抗性致倦库蚊均表现较高的毒杀作用,毒力无显著差异。生物素标记的毒素与致倦库蚊BBMF特异性结合试验表明Cry48Aa和Cry49Aa毒素与两蚊虫品系BBMF都具有较高的结合特异性,Cry48Aa结合能力较高,其解离常数(Kd)分别为(9.5±1.8)和(13.9±2.3)nmol/L;Cry49Aa的解离常数分别为(25.4±3.8)和(28.1±4.2)nmol/L。异源竞争结合试验结果表明Cry48Aa毒素则可以有效地和Cry49Aa毒素竞争结合BBMF蛋白上的结合位点,其IC₅₀分别为(22.1±3.7)和(15.4±2.6)nmol/L,而Cry49Aa不能竞争封闭Cry48Aa毒素与两蚊虫品系BBMF蛋白的结合位点,其IC₅₀均大于17μmol/L。该研究结果可为揭示Cry48Aa/Cry49Aa毒素的作用机制提供一定的研究基础。     

苏云金芽胞杆菌谷氨酰胺合成酶基因glnA的转录调控和过表达

氮代谢对细菌生存至关重要,谷氨酰胺和谷氨酸盐在细菌氮代谢中发挥重要作用。本文对苏云金芽胞杆菌谷氨酰胺合成酶基因glnA的转录调控及过表达进行了研究。通过构建glnR基因的缺失突变株及glnA基因启动子融合lacZ基因的表达载体,测定突变株中glnA启动子活性,发现在胞外营养充足的情况下转录因子GlnR负调控glnA基因。同时在glnR基因苏云金芽胞杆菌缺失突变株中过表达glnA基因。发现与野生型相比,过表达菌株杀虫活性得到提高。     

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。     

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。     

苏云金芽孢杆菌Cry8Ca2蛋白的纯化与活性的研究

cry8 Ca2基因是本实验室自行分离克隆的一种新型苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)杀虫晶体蛋白基因,其表达130 kDa蛋白对铜绿异丽金龟(Anomala corpulenta)和黄褐异丽金龟(A.exoleta)幼虫具有较高的活性。本研究对Cry8Ca2蛋白原毒素及胰凝乳蛋白酶消化片断的纯化条件及活性进行研究,最适的消化条件为质量比1∶20,37℃,消化1 h。通过阴离子交换层析得到纯的活性毒素蛋白。用原毒素与纯化的毒素对铜绿丽金龟幼虫进行生测,Cry8Ca2原毒素蛋白的LC₅₀为0.47μg/g土,纯化的毒素的LC50为0.08μg/g土,毒素的杀虫活性可以达到原毒素的6倍。     

对草地贪夜蛾高毒力的苏云金芽胞杆菌菌株筛选与杀虫活性研究

草地贪夜蛾是一种世界性重大农业害虫,给玉米等多种主要粮食和经济作物造成严重危害.为实现对草地贪夜蛾的高效、绿色、持续防控,亟需筛选高毒力苏云金芽胞杆菌菌株资源.本研究以前期实验室储备的对斜纹夜蛾、小地老虎具有杀虫活性的363株野生菌株库为候选菌株,基于菌株杀虫基因差异及进化关系,去除冗余菌株后获得172株候选菌株.通过...     

椰子织蛾幼虫致病Bt菌的鉴定与杀虫活性测定

从海南省五指山采集的椰子织蛾僵虫上分离得到一株对椰子织蛾幼虫具有毒杀作用的菌株WZS171并对其生物防治潜力进行评测。通过形态学、cry基因的鉴定明确了该菌株为苏云金芽胞杆菌(Bt)。基因鉴定结果表明该菌株含有cry1Aa13、cry1Gb1、cry1D、cry1Ia、cry2Af共5种新型cry基因,NCBI Blast与GenBank中已知基因序列最大相似性分别为98%、99%、90%、92%、99%;生测结果表明72 h后该菌株菌悬液对椰子织蛾幼虫的LC₅₀为9.08 μg/mL,95%置信区间6.72~12.26 μg/mL。该菌株含有5种新型的杀虫编码基因,并且对椰子织蛾幼虫具有较高毒力,生物防治潜力大。     

对葱黄寡毛跳甲高毒力Bt菌株的鉴定及效果评价

本研究筛选到一株对葱黄寡毛跳甲具有较高杀虫活性的菌株DK49,利用菌株DK49 gyrB基因序列和phoR基因序列分别在GenBank中进行同源性比较,两种基因序列均与苏云金芽胞杆菌的相应基因序列同源性最高,达到99%;同时分别构建系统发育树,发现菌株DK49均与苏云金芽胞杆菌聚合在一起,说明菌株DK49属于苏云金芽胞杆菌。Biolog表型分析结果显示菌株DK49可有效利用14种碳源,对二甲胺四环素等10种化学物质敏感,对利福霉素等11种化学物质不敏感。通过室内生物活性评价,明确菌株DK49对葱黄寡毛跳甲成虫3 d的LC₅₀为0.8161×10⁷ cfu/mL。田间小区结果显示,菌株DK49在1×10⁷ cfu/mL浓度下,连续施药3次后对葱黄寡毛跳甲的虫口减退率达到92.31%,防治效果达到96.81%。可见,菌株DK49能有效地控制葱黄寡毛跳甲的发生为害,具有良好的应用前景。     

对草地贪夜蛾高毒力的苏云金杆菌菌株筛选

筛选对草地贪夜蛾高毒力Bt菌株,对于开发绿色高效防治草地贪夜蛾新产品具有重要意义。本研究从自行筛选的对夜蛾科害虫高毒力的Bt菌株资源中,选取9株菌株进行草地贪夜蛾室内毒力测定,并对高毒力菌株进行杀虫基因分析;选取室内毒力测定活性最高的3株菌株进行田间小区药效试验。结果表明,9株Bt菌株在药后7 d对草地贪夜蛾初孵幼虫均表现出显著的毒杀效果,LC50范围在0.07~3.38μg/g,其中毒力最高的3个菌株分别是KN50、KN11和KNR8,LC50分别为0.07、0.23和0.43μg/g,表现非常显著的致死效果;对KN50、KN11和KNR8等6种高毒力的Bt菌株的杀虫基因分析发现,他们都含有vip3Aa、cry2Ab、cry1Ac、cry1Ia杀虫基因。KN50、KN11和KNR8菌株的32000IU/mg制剂在田间对草地贪夜蛾表现出不同程度防效,其防效高低与室内毒力结果一致,其中KN50药后7 d防效最高,在200和400 g/667 m2下对1~3龄幼虫防效分别可达86.09%和95.22%,对不同龄期幼虫混发的防效为72.61%和86.59%。因此KN50、KN11和KNR8这3个菌株能作为备选高效菌株用于防治草地贪夜蛾新产品开发,为实现草地贪夜蛾的绿色防控、化学农药合理减替提供重要保障。     

小菜蛾Btk抗性品系对四种Bt杀虫晶体蛋白抗性发展的研究

使用苏云金芽胞杆菌库斯塔克亚种（Btk）可湿性粉剂对小菜蛾进行继代汰选获得F80代和F100代抗性品系。通过分别测定Cry1Ab、Cry1Ac、Cry1Ah和Cry1Ca四种杀虫晶体蛋白对小菜蛾Btk抗性品系F80代和F100代的室内毒力,明确了小菜蛾Btk抗性品系对四种Bt杀虫晶体蛋白抗性发展规律。研究结果表明,汰选至F80代时,Cry1Ca对小菜蛾的毒力最高,LC50约12.1mg/L,其次为Cry1Ac,LC50约47.7mg/L;而汰选至F100代时,仍以Cry1Ca对小菜蛾的毒力最高,LC50约21.4 mg/L,其次为Cry1Ab,LC50约72.2 mg/L。与相对敏感品系相比,小菜蛾抗性品系对Cry1Ac的抗性发展较快（抗性倍数高达67.3～106.8倍）,对Cry1Ab的次之（抗性倍数高达60.0～66.1倍）,而对Cry1Ca和Cry1Ah的抗性发展较慢（抗性倍数分别为3.4～6.0倍和1.6～2.5倍）。以上结果说明,在主效杀虫基因为Cry1Ac的Btk药剂选择压力下,小菜蛾对四种Bt杀虫晶体蛋白的抗性发展速度差异较大,且Cry1Ac和Cry1Ab存在交互抗性风险...