苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因cry1A的克隆及生物信息学分析

以分离的3株苏云金芽孢杆菌质粒为模板,通过设计一对特异引物,PCR扩增得到3条全长3.6 kb的基因序列,其各自都包含一个完整的开放阅读框,编码序列全长分别是3468、3450、2697 bp(Genebank登录号分别为GQ385073,GQ385074,GQ385075);它们与cry1A类基因同源性都高达95%以上;分别编码1159、1150和902个氨基酸。并在此基础上采用生物信息学方法对这3个基因编码蛋白从氨基酸组成、理化性质、跨膜结构域、疏水性/亲水性、亚细胞定位、跨膜结构域以及功能域等方面进行了预测和分析。为转基因抗虫植物和微生物杀虫工程菌的构建提供了基因来源。     

苏云金芽孢杆菌cry基因PCR-RFLP鉴定体系的建立

根据苏云金芽孢杆菌（Bt）cry2、cry3、cry4/cry10型基因的保守区分别设计了3对通用引物S5un2/S3un2、S5un3/S3un3和S5un4/S3un4。PCR扩增产生约1.2kb、1.4kb和1.5kb的产物,然后分别用HincⅡ/MspⅠ、Bg1Ⅱ/PstⅠ和BstEⅡ/DraⅠ酶切,并经RFLP分析鉴定Bt菌株的cry基因型。利用该方法对含已知cry2、cry3、和cry4/cry10型基因的Bt菌株和遗传工程菌进行基因分析,得到的结果与预测的RFLP相符,证明该方法可行。在此基础上对14株Bt分离株的基因型进行了鉴定,其中有9株分离株含cry2型基因;仅菌株Bt22含cry3型基因;所有被测菌株均不含cry4/cry10型基因。     

苏云金杆菌cry Ⅰ A(a)、cry Ⅰ A(b)和cry Ⅰ A(c)基因型的PCR分析鉴定

根据苏云金杆菌（Ｂａｃｉｌｕｓｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）杀虫晶体蛋白基因的结构特点,合成了ｃｒｙⅠ基因５′端特异引物和３′端共同引物,利用ＰＣＲ扩增,使不同基因引物产生不同长度的扩增产物,通过扩增产物片段的分子量大小来确定菌株所含杀虫基因类型．本研究对福建农业大学生物技术中心分离和保存的２０个菌株进行了ｃｒｙⅠＡ（ａ～ｃ）基因类型的ＰＣＲ鉴定．结果表明：４个菌株含有ｃｒｙⅠＡ（ａ）、ｃｒｙⅠＡ（ｂ）和ｃｒｙⅠＡ（ｃ）基因,２个菌株含有ｃｒｙⅠＡ（ａ）和ｃｒｙⅠＡ（ｃ）基因,其余菌株不含所鉴定的基因类型．     

苏云金芽孢杆菌新疆分离株cry3基因的克隆和序列分析

从新疆天山北坡土壤及昆虫上分离到的苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）菌株对鞘翅目害虫具有高毒力,其总DNA约为15 kb,以此为模板,并设计特异引物,扩增出800 bp和550 bp DNA片段,将回收的片段与pBS-T质粒连接,转化大肠杆菌（Escherichia coli）,用蓝白斑法筛选,将阳性克隆子（1号-5,700 bp左右、G4号-3,500 bp左右、G4号-4,720 bp左右）测序,与GenBank中已知的序列进行比对,结果表明1号-5与cry3基因家族的杀虫蛋白基因序列同源性可达84%~100%。     

抗虫基因及其在植物上的应用

苏云金芽孢杆菌δ－内毒素基因和蛋白酶抑制剂基因是目前在植物抗虫基因工程研究领域广泛应用的两类抗虫基因。本文参考了３０余篇文献，对它们的抗虫机理及应用现状作了评述。     

苏云金杆菌杀虫晶体蛋白基因cry1A的克隆及特征分析

苏云金芽孢杆菌猝倒亚种(Bacillus thuringiensis subsp.sotto)对鳞翅目幼虫有高毒力.根据cry1A类基因序列设计特异引物,应用PCR技术从该菌株中扩增得到一大小约为3.6kb的DNA片段.将获得的片段克隆至pGEM7zf中并转化大肠杆菌DH5α.在ABI PRISM377自动测序仪上对其5′及3′端进行部分测序,结果表明其核苷酸序列与cry1A基因高度同源.     

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。     

基于cry1Ac表达调控元件的苏云金芽孢杆菌表达载体构建

通过克隆cry1Ac基因BtI-BtII启动子、SD序列以及终止子,并引入pET28a的His标签和多克隆位点,在穿梭载体pHT304的基础上构建了一个苏云金芽孢杆菌表达载体pBMB1A。将cry1Ac以及具有非典型BtI-BtII启动子的cry2Ab、cry5Ba、cry6Aa、cry7Ba、cry55Aa 6个基因装载到该表达载体上,转入BMB171构建了重组菌株,通过复红简单染色后的显微镜镜检结果表明,重组菌株BMB1A-1Ac、BMB1A-5Ba、BMB1A-7Ba和BMB1A-55Aa均能形成正常晶体,SDS-PAGE结果也证实这4个重组菌株的重组质粒均能表达出目的蛋白。同时,选取重组菌株BMB1A-1Ac来考察His标签对Cry1Ac杀虫活性的影响,生物活性测定结果显示重组菌株的LC50值与对照菌株相比无明显差异。该载体可用于快速克隆表达不同类别的Cry蛋白。     

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BtHZM2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.     

苏云金杆菌新菌株WB9cry1基因型的PCR—RFLP分析

利用PCR-RFLP技术对Bt新菌株WB9的cry1基因型进行分析，结果表明该菌株含有crylAg、crylAb,cry1Cb,cry1Fa和cry1Ga5种cry1基因型，且cry1Ab的酶切产物不同于正常的cry1Ab。采用特异引物对G1/G2扩增，也证明WB9含有cry1Ab基因，在此基础上，再利用引物对G1/K3un2进行扩增，其产物经回收纯化后用EcoRⅠ/XbaⅠ双酶切分析，结果也表明WB9所含的cry1Ab与众不同，无大片段出现且有一条400-500bp的特异片段。     

苏云金杆菌新菌株WB9 cry1基因型的PCR-RFLP分析

利用 PCR- RFLP技术对 Bt新菌株 WB9的 cry1基因型进行分析 ,结果表明该菌株含有 cry1Aa、cry1Ab、cry1Cb、cry1Fa和 cry1Ga 5种 cry1基因型 ,且 cry1Ab的酶切产物不同于正常的 cry1Ab.采用特异引物对 G1/ G2扩增 ,也证明 WB9含有 cry1Ab基因 .在此基础上 ,再利用引物对 G1/ K3un2进行扩增 ,其产物经回收纯化后用 Eco R / Xba 双酶切分析 ,结果也表明 WB9所含的 cry1Ab与众不同 ,无大片段出现且有一条 4 0 0 - 5 0 0 bp的特异片段     

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LC₅₀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vip3A基因的检测

苏云金芽孢杆菌是目前研究最为深人、应用范围最广的杀虫微生物，它主要靠芽孢形成期产生的杀虫晶体蛋白作用于昆虫中肠，导致昆虫死亡。目前，人们发现和鉴定了许多具有不同杀虫活性的苏云金芽孢杆菌。基于氨基酸序列和杀虫特异性建立了Cry蛋白的分类表，并且不但被完善。随后PCR技术以其快捷、灵敏、准确等特点被用于Bt菌株的基因鉴定，     

辽宁千山地区含cry8类基因的苏云金芽孢杆菌的分离、克隆与表达

QWH132、QZL1-2、QWH 7-2、QZL144-1、QZL144-2、QWH101是笔者所在实验室从辽宁千山地区自行分离的含有cry8类基因的苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis),具有鞘翅目杀虫活性。本研究在6株菌株中成功发现并克隆了6个靶标生物为鞘翅目的 cry8类基因,其中被鉴定为cry8C类、cry8D类、cry8F类(大小为3 525 bp)、cry8K类的基因各有1个,被鉴定为cry8E类的基因有2个,其大小分别为3 534、3 495 bp。后4个基因已在GenBank注册,登记号依次为KC778983、KC778983、KC778984、KC778985。将6个基因插入pEB表达载体,经过PCR检测与SDS-PAGE分析证实它们能在大肠杆菌中进行异源表达,这6个基因的表达约有126~128 ku的蛋白,这些菌株中的Cry8蛋白为进一步发掘我国天然的苏云金芽孢杆菌资源与构建新的杀鞘翅目昆虫的高效工程菌提供了重要的试验材料与新思路。     

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。     

利用农杆菌介导法获得转cry2A抗虫基因水稻的研究

稻纵卷叶螟等鳞翅目害虫对cry2A＊编码的Bt毒性蛋白有明显的排斥效应,从而可达到抗虫的效果。本研究利用农杆菌介导法,将载有cry2A＊基因的pC-2A质粒转入受体水稻品种镇稻88基因组内,获得转基因植株。由于cry2A＊与抗Basta基因紧密连锁,通过Basta抗性筛选,进而得到转cry2A＊基因阳性株。PCR和AGE分析结果表明,外源基因cry2A＊已成功整合到镇稻88基因组内。田间试验结果显示转基因阳性植株有明显的抗虫效果。     

新Cry1B蛋白基因的筛选与鉴定

[目的]Cry1B类杀虫蛋白对鳞翅目和鞘翅目昆虫具有较好的杀虫活性,具有广阔的应用前景。为进一步挖掘并研究Cry1B类蛋白。[方法]本文使用一对引物对24个Bt菌株进行定性PCR反应,尝试筛选新的cry1B基因。该引物能够扩增包括Cry1B蛋白N-端3个结构域在内的718个氨基酸编码序列。[结果]共有8个菌株包含cry1B基因,约占筛选菌株的33.3%。序列分析发现,获得8个基因中有6个为新基因,其中6-1和15-1基因编码氨基酸序列与Cry1Bd1完全相同;9-1、10-1、18-1、20-1和21-1对应氨基酸序列与Cry1Bd1的一致性≥98.5%;而4-1基因编码的氨基酸序列与Cry1Bb1和Cry1Bc1蛋白N-端仅差1个氨基酸,需要进一步鉴定C-端长尾的编码序列以判断其所属亚类。[结论]本研究获得6种新型Cry1B蛋白基因,为进一步解析这类蛋白的杀虫活性和机理提供了丰富的材料。     

苏云金芽孢杆菌cry基因芯片检测方法的研究

 建立了一种不经PCR扩增而直接应用寡核苷酸芯片从苏云金芽孢杆菌总DNA中检测cry基因的方法。对探针长度、浓度、总DNA含量、标记方法以及灵敏度等条件进行了研究。结果表明,用高浓度Klenow酶随机标记高浓度的总DNA与寡核苷酸探针(40～50mer、40μmol·L-1)杂交可用于检测Bt菌株中含有的cry基因;不同长度探针之间对杂交信号的影响存在显著性差异(P<0.01),而不同浓度的探针之间没有显著性差异。此方法的其它条件为杂交温度42℃、时间3h;检测的样品总DNA的灵敏度约为2.5μg;标记产物杂     

PCR-RFLP筛选DNA文库克隆Bt cry基因的研究

 Bt菌株C0 0 2对水稻二化螟、甜菜夜蛾具有高毒力 ,PCR RFLP鉴定含有cry1Aa、cry2Ab、cry1Ca和未知杀虫蛋白基因cryX等 ,其中cry1Ca位于染色体DNA 6～ 9kb的EcoRI片段。染色体和质粒DNA分别经EcoRI完全酶切和Sau3AI部分酶切、电泳回收 6～ 9kb片段。E .coli Bt穿梭载体pHT315分别与目的DNA连接、转化大肠杆菌感受态细胞后获得了相应的DNA文库。约 5 0个转化子合为一个转化子池 ,采用PCR RFLP方法快速检测 ,分别从约 2 0 0 0质粒DNA文库转化子和 4 0 0个染色体文库转化子中筛选获得了cry1Aa、cry2Ab、cry1Ca和未知基因cryX的阳性克隆 ,相应命名为pHT 1Aa、pHT 1Ca、pHT 2Ab和pHT X。限制酶切分析表明 ,含有cry1Aa、cry1Ca和cry2Ab基因的克隆片段均含有相应基因的保守物理图谱。进一步将这些质粒分别导入Bt无晶体突变株CryB-,SDS PAGE分析表明 ,只有cry1Ca表达了约 130ku杀虫晶体蛋白。初步杀虫生测结果显示 ,cry1Ca对甜菜夜蛾具有高毒力 ,7d校正死亡率为 10 0 %。     

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。