苏云金芽孢杆菌Cry1Ac原毒素、毒素制备及其对棉铃虫的毒力测定

对提取苏云金芽孢杆菌Cry1Ac原毒素与活化毒素的制备方法进行了改进,经牛胰蛋白酶作用后用等电点沉淀法和纯化法获得毒素.对样品进行SDS-PAGE分析,并测定其对棉铃虫初孵幼虫的毒力.结果表明制备的Cry1Ac原毒素和毒素降解较少,杀虫活性高.     

基于磁珠和双抗夹心免疫分析的Bt Cry1Ac毒素单链抗体筛选与鉴定

【目的】通过设计并优化生物素-亲和素标记磁珠筛选策略,建立针对Cry1Ac毒素的新型双抗夹心ELISA检测方法,为研究灵敏、快速的Bt毒素的检测方法建立一种新的检测模式。【方法】采用磁珠液相正负筛选方法,经过4轮筛选后,对每轮筛选后抗Cry1Ac毒素特异性结合噬菌体抗体的富集效果进行鉴定,通过单克隆ELISA方法从第4轮筛选得到的次级库中获得特异性结合Cry1Ac的阳性克隆,并对其进行PCR鉴定和DNA测序,确定有完整插入的scFv片段后进行后期相关试验。将相对结合活性最好的阳性克隆scFv-A12替换宿主菌HB2151中进行可溶性诱导表达并纯化。利用纯化后的scFv-A12作为“捕获抗体”,Anti-Cry1Ac兔多克隆抗体作为“检测抗体”,建立针对Cry1Ac的双抗夹心ELISA检测方法。【结果】以生物素化的Cry1Ac蛋白为包被原,利用噬菌体抗体库对其进行了4轮液相筛选。结果显示,相对产出率随着筛选轮数的增加而提高,第4轮较第1轮提高了42倍;单克隆噬菌体ELISA鉴定抗Cry1Ac噬菌体抗体,以试验孔OD450/阴性孔 OD450大于2.1为阳性标准,从第4轮筛选后的培养皿中随机挑选了300个菌落,经单克隆ELISA鉴定出6个阳性克隆,分别命名为hsCry1Ac-C5、hsCry1Ac-D8、hsCry1Ac-C12、hsCry1Ac-A12、hsCry1Ac-F9和hsCry1Ac-F4。其中,hsCry1Ac-A12具有相对较高的亲和力。对上述6个阳性克隆进行菌液PCR检测发现,在935 bp处均有明显的目的条带,通过对其进行测序和氨基酸序列比对,最终得到4株不同氨基酸序列的阳性克隆。hsCry1Ac-A12在成功替换宿主菌HB2151后,经1 mmol•L-1 IPTG诱导表达,于30℃条件下培养过夜。其表达产物经His Trap HP镍亲和柱纯化后SDS-PAGE检测,hsCry1Ac-A12蛋白分子量约为30 kD。通过方阵滴定对抗体浓度进行优化后,利用单链抗体为“捕获抗体”,多抗为“检测抗体”,建立了Cry1Ac双抗夹心ELISA检测方法。在1.25-2.43 μg•mL-1线性检测范围内,线性回归方程为Y=0.2522X+1.2832(R2=0.9564),检测限为1.08 ng•mL-1。【结论】利用磁珠液相筛选方法,建立了针对Cry1Ac毒素的双抗夹心ELISA检测方法,为快速、准确检测转基因食品中Cry1Ac提供了一种新的检测模式。     

利用基因工程抗体建立的新型双抗夹心ELISA法检测Cry1Ac毒素

为明确新型双抗夹心ELISA方法检测Cry1Ac毒素的效果,分别用纯化后的抗Cry1Ac单链抗体和anti-Cry1Ac兔多克隆血清(Anti-Cry1Ac-PAbs)作为捕获抗体和检测抗体,通过方阵滴定确定其最佳工作浓度,建立双抗夹心ELISA法。再用优化后的双抗夹心ELISA方法对检测Cry1Ac毒素的敏感性、特异性和回收率进行鉴定。结果表明,新型双抗夹心ELISA法最低检测限为0.91 ng/ml,线性检测范围为1.04 ng/ml~3.49μg/ml。5种稻米中Cry1Ac毒素的平均回收率为69.42%~87.95%,变异系数为1.19%~6.50%。     

间接竞争时间分辨荧光免疫分析法检测稻米中Cry1C毒素

利用免疫新西兰大白兔制备Cry1C毒素多克隆抗体,建立间接竞争时间分辨荧光免疫分析(CI-TRFIA)方法,用于稻米中Cry1C毒素的残留检测。通过4次免疫,采集Cry1C毒素多克隆抗体血清,并用饱和硫酸铵沉淀和Protein A柱纯化,测定抗体效价;以制备Eu-N1标记的羊抗兔IgG作为检测抗体,建立Cry1C毒素的CI-TRFIA检测方法,并进行抗原类似物的特异性分析和Cry1C毒素在稻米中的添加回收试验。结果表明:获得的多克隆抗体质量浓度为3.86 mg·mL-1,效价为1∶48 000;建立的CI-TRFIA检测方法,其灵敏度(IC10)为0.074 ng·mL-1,中抑制浓度(IC50)为60.16 ng·mL-1,线性检测范围(IC20~IC80)为0.96~1 633.60 ng·mL-1;对Cry1B、Cry1Ab和Cry1Ac均有一定的交叉反应;添加回收试验的批内、批间回收率为84.53%~107.12%,变异系数为6.05%~11.24%。结论:该检测方法稳定性和重复性较好,可以满足Cry1C毒素的检测要求。     

间接竞争时间分辨荧光免疫分析法检测稻米中Cry1C毒素

利用免疫新西兰大白兔制备Cry1C毒素多克隆抗体,建立间接竞争时间分辨荧光免疫分析(CI-TRFIA)方法,用于稻米中Cry1C毒素的残留检测。通过4次免疫,采集Cry1C毒素多克隆抗体血清,并用饱和硫酸铵沉淀和Protein A柱纯化,测定抗体效价;以制备Eu-N1标记的羊抗兔IgG作为检测抗体,建立Cry1C毒素的CI-TRFIA检测方法,并进行抗原类似物的特异性分析和Cry1C毒素在稻米中的添加回收试验。结果表明:获得的多克隆抗体质量浓度为3.86 mg·mL-1,效价为1∶48 000;建立的CI-TRFIA检测方法,其灵敏度(IC10)为0.074 ng·mL-1,中抑制浓度(IC50)为60.16 ng·mL-1,线性检测范围(IC20~IC80)为0.96~1 633.60 ng·mL-1;对Cry1B、Cry1Ab和Cry1Ac均有一定的交叉反应;添加回收试验的批内、批间回收率为84.53%~107.12%,变异系数为6.05%~11.24%。结论:该检测方法稳定性和重复性较好,可以满足Cry1C毒素的检测要求。     

缺失α1螺旋的Cry1Ac在大肠杆菌中的表达、纯化和活性分析(英文)

[目的]对缺失α1螺旋的Cry1Ac在大肠杆菌中的表达、纯化和活性进行分析。[方法]以苏云金芽孢杆菌HD-1中的质粒为模板,扩增Cry1Ac基因,并将其与pET28a载体连接,构建重组质粒。重组质粒转化并经IPTG诱导后,用SDS-PAGE检测目的蛋白的表达。提取目标蛋白,并涂在棉铃虫饲料表面,检测其杀虫活性。[结果]Cry1Acdelα1基因在大肠杆菌中能正常表达目标蛋白,但该目标蛋白是以包涵体形式存在。生测结果显示,在相同浓度下,活化的Cry1Ac对棉铃虫的致死率达75%以上,而Cry1Acdelα1只有10%左右。[结论]用大肠杆菌表达的Cry1Acdelα1对棉铃虫基本没有杀虫活性。     

缺失α1螺旋的Cry1Ac在大肠杆菌中的表达、纯化和活性分析

[目的]对缺失α1螺旋的Cry1Ac在大肠杆菌中的表达、纯化和活性进行分析。[方法]以苏云金芽孢杆菌HD-1中的质粒为模板,扩增缺乏α螺旋的Cry1Ac基因,并将其与pET28a载体连接,构建重组质粒。重组质粒转化并经IPTG诱导后,用SDS-PAGE检测目的蛋白的表达。提取目标蛋白,并涂在棉铃虫饲料表面,检测其杀虫活性。[结果]Cry1Acdelα1基因在大肠杆菌中能正常表达目标蛋白,但该目标蛋白是以包涵体形式存在。生侧结果显示,在相同浓度下,活化的Cry1Ac对棉铃虫的致死率达75%以上,而Cry1Acdelα1只有10%左右。[结论]用大肠杆菌表达的Cry1Acdelα1对棉铃虫基本没有杀虫活性。     

Bt(Cry1F)毒素多克隆抗体制备及其检测应用

通过免疫新西兰大白兔,制备并纯化Bt(Cry1F)毒素多克隆抗体,建立针对Cry1F毒素检测的免疫学分析方法,用于室内分析毒素在农产品和土壤中的残留情况。采用皮下注射法,经4次级联免疫,获得免疫血清效价为1:2 500 000,经柱纯化后,测得抗体浓度为4.70 mg/m L;并以其建立的针对Cry1F毒素的间接非竞争时间分辨荧光免疫分析方法(TRFIA),测得线性检测范围在0.04~2 000 ng/m L,最低检测灵敏度为0.03 ng/m L,对5种供试毒素类似物(Cry1Ab、Cry1Ac、Cry1B、Cry1C、Cry2A)均具一定交叉识别能力。分别以稻米和黄土为基质,进行添加回收试验,测得批内、批间的稳定性和重复性均达到室内仪器检测要求。     

抗Cry1F毒素单链抗体的筛选及初步应用

对扩增的Tomlinson I噬菌体抗体库进行3轮特异性富集,挑取单菌落,采用ELISA、PCR及测序比对分析鉴定阳性噬菌体单链抗体(sc Fv);以宿主替换的方式将阳性噬菌体sc Fv基因导入Escherichia coli HB2151中进行可溶性表达,sc Fv过柱纯化后,建立针对Cry1 F毒素的IC-ELISA检测方法。以Cry1 B、Cry1 C、Cry1 Ab、Cry1 Ac作为竞争抑制物,分析sc Fv的特异性,以Cry1 F毒素在玉米中的添加回收试验评价检测方法的实用性。结果显示,从第3轮富集库中筛选到了11株具有Cry1F毒素结合活性的噬菌体sc Fv菌株,经PCR鉴定都含有目的条带,对其中2株(H1、G9)进行测序,证实为人源化的sc Fv。选取G9号阳性噬菌体sc Fv进行可溶性表达,纯化后收集到的sc Fv浓度为256μg/ml。建立的IC-ELISA检测方法检测灵敏度(IC10)为5.99 ng/ml,抑制中浓度(IC50)为0.410μg/ml,线性检测范围(IC20~IC80)为0.107~0.713μg/ml。sc Fv(G9)对Cry1B、Cry1C具有一定结合活性,交叉反应率分别达到了20.92%和15.59%,但不识别Cry1Ab和Cry1Ac,交叉反应率均低于0.1%。添加回收试验结果表明,基于sc Fv(G9)建立的IC-ELISA检测方法稳定性和重复性都比较好。     

Bt Cry1类毒素共性结构域的分析、表达及鉴定

【目的】分析定位Bt Cry1类毒素Cry1Ab、Cry1Ac、Cry1B、Cry1C、Cry1F的共性结构域,克隆并表达共性结构域蛋白,为筛选Bt毒素广谱抗体及建立广谱检测方法打下基础。【方法】利用生物信息学和分子模拟技术,通过SWISS-MODEL同源建模分别对5种Cry1类毒素进行三维建模,并结合Ramachandran plot、ERRAT和Verify3D方法评价模型构象的合理性。通过分析比对5种Cry1类毒素的三维结构,确定DomainⅠ区域作为5种Cry1毒素的共性结构域。以含Cry1Ac基因的苏云金芽孢杆菌库斯塔克亚种为模板设计引物,PCR扩增获得共性结构域DomainⅠ基因,将其经NcoⅠ和NotⅠ双酶切连接至原核表达载体pET-26b(+),构建原核表达载体pET-26b-DomainⅠ。重组质粒经菌液PCR、双酶切以及测序鉴定验证正确后,转化至E.coli BL21(DE3),经终浓度为1 mmol·L~(-1)的IPTG在20℃下诱导表达16h后检测共性结构域蛋白的表达情况。离心收集诱导表达的大肠杆菌菌液,进行超声波破碎处理,收集上清及沉淀,采用SDS-PAGE分析融合蛋白的表达。利用His-Trap HP镍亲和柱纯化上清中的可溶性融合蛋白,经SDS-PAGE电泳、Western blot和ELISA试验验证纯化的共性结构域蛋白的生物活性。【结果】基于氨基酸序列及三维空间比对分析,发现5种Cry1类毒素的DomainⅠ的序列一致性最高,而且它们的DomainⅠ三维结构几乎完全重合,确定DomainⅠ区域作为5种Cry1毒素的共性结构域,通过PCR、双酶切及测序鉴定成功构建原核表达载体pET-26b-DomainⅠ,经IPTG诱导表达、His-Trap HP镍亲和柱纯化获得了可溶性的DomainⅠ共性结构域蛋白,SDS-PAGE和Western blot证实表达的共性结构域蛋白的分子量约为33.4 kD,且能与抗His标签鼠单克隆抗体发生特异性反应,ELISA试验证实共性结构域蛋白与5种Cry1类毒素特异性抗体均具有很强的结合能力,抗原表位分析结果显示共性结构域蛋白具有和完整的Cry蛋白存在多个潜在抗原表位位点的特征,抗原表位区域所占的比例分别为48.4%和63.6%,表明共性结构域蛋白具有良好的免疫原性和免疫反应性。【结论】基于分子模拟与分子克隆技术,成功定位及表达纯化获得共性结构域蛋白,为下一步利用共性结构域为靶标分子制备广谱特异性识别Cry1类毒素抗体打下基础。     

Comparison and optimization of the method for Cry1Ac protoxin preparation in HD73 strain

Bacillus thuringiensis is one of the most widely used bioinsecticides, and cry gene is the major insecticidal gene.Because Cry1 Ac protein shows strong toxicity against many lepidopteran species, it has been applied widely in spraying products and transgenic Bt-crops.The preparation of Cry protoxin is the first step in the very important processes of understanding the insecticidal mechanism, resistance screening, and biosafety assessments.The media for crystal production and the method for Cry protoxin preparation were varied, however, it was not clear which was better for preparing a larger amount of Cry protoxin.In this paper, three media for crystal production and the method for Cry1 Ac protoxin preparation from HD73 strain were compared to find an efficacious way to prepare a large number of Cry1 Ac protoxin.The results showed that the 1/2 LB(Luria-Bertani) medium was the ideal medium for crystal production, because the total yield of Cry1 Ac protoxin in 300 m L 1/2 LB medium was(112.38±5.64) mg, the highest one among three media; the repeated crystal solubilization method was better for the preparation of the Cry protoxin comparing with the continuous crystal solubilization method.It will be a reference for other Cry protoxin preparation, especially for larger number.     

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。     

苏云金芽胞杆菌cry2Ac4基因在 大肠杆菌中的表达

在大肠杆菌中表达苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)cry2Ac4基因;笔者以含有BtWB9菌株cry2Ac4基因的质粒pMD2Ac为模板,利用cry2Ac4基因的特异引物对(ET-F/ET-R)扩增获得该基因,进而将cry2Ac4基因与pET-29a原核表达载体连接;成功构建了重组表达载体并转化大肠杆菌JM109,从阳性转化子中提取重组表达质粒pET-29a-cry2Ac4,再转化大肠杆菌BL21(DE3)pLysS,经IPFG诱导后,对诱导表达产物进行了SDS-PAGE检测;cry2Ac4基因编码的约70kDa蛋白在大肠杆菌中得到了高效表达.     

Toxicity and binding analyses of Bacillus thuringiensis toxin Vip3A in Cry1Ac-resistant and-susceptible strains of Helicoverpa armigera(Hübner)

The Bacillus thuringiensis vegetative insecticidal protein, Vip3 A, represents a new family of Bt toxin and is currently applied to commercial transgenic cotton. To determine whether the Cry1Ac-resistant Helicoverpa armigera is cross-resistant to Vip3 Aa protein, insecticidal activities, proteolytic activations and binding properties of Vip3 Aa toxin were investigated using Cry1Ac-susceptible(96S) and Cry1Ac-resistant H. armigera strain(Cry1Ac-R). The toxicity of Vip3 Aa in Cry1Ac-R slightly reduced compared with 96 S, the resistance ratio was only 1.7-fold. The digestion rate of full-length Vip3 Aa by gut juice extracts from 96 S was little faster than that from Cry1Ac-R. Surface plasmon resonance(SPR) showed there was no significant difference between the binding affinity of Vip3 Aa and BBMVs between 96 S and Cry1Ac-R strains, and there was no significant competitive binding between Vip3 Aa and Cry1 Ac in susceptible or resistant strains. So there had little cross-resistance between Vip3 Aa and Cry1 Ac,Vip3A+Cry proteins maybe the suitable pyramid strategy to control H. armigera in China in the future.     

利用分子标记辅助选择技术培育抗虫水稻品种的研究

Bt基因是从苏云金芽孢杆菌中克隆出的针对鳞翅目害虫的抗虫基因,经过基因工程方法人工改造已经获得Cry1Ab/Ac、Cry1C等抗虫基因。以云南主栽水稻品种楚粳28为受体,以携带Bt抗虫基因的"华恢1号"、"RJ-5"和"T1C-19"分别作为供体,利用分子标记辅助选择(MAS)技术进行回交育种,选育成携带Bt抗虫基因水稻新品系。结合农艺性状表现,获得了云抗虫稻1号、云抗虫稻2号、云抗虫稻3号Bt蛋白高表达的水稻抗虫品系。这些抗虫品系为云南省抗虫水稻的遗传改良和生产应用提供了基因资源和应用基础。     

苏云金芽胞杆菌BRC-HZP7杀虫晶体蛋白多样性分析

分离自武夷山土壤的苏云金芽胞杆菌BRC-HZP7菌株对小菜蛾和甜菜夜蛾幼虫有较好的毒杀作用.对该菌株进行了生理生化测定、cry基因的PCR-RFLP检测,以及通过SDS-PAGE检测晶体蛋白,并对蛋白点进行肽段指纹图谱鉴定.结果表明该菌株含有cry1Aa、cry1 Ba、cry1 Ia、cry2Ab、cry2Ac、cr...     

Identification of a gene associated with Bt resistance in Heliothis virescens

Transgenic crops producing insecticidal toxins from Bacillus thuringiensis (Bt) are widely used for pest control. Bt-resistant insect strains have been studied, but the molecular basis of resistance has remained elusive. Here, we show that disruption of a cadherin-superfamily gene by retrotransposon-mediated insertion was linked to high levels of resistance to the Bt toxin Cry1Ac in the cotton pest Heliothis virescens. Monitoring the early phases of Bt resistance evolution in the field has been viewed as crucial but extremely difficult, especially when resistance is recessive. Our findings enable efficient DNA-based screening for resistant heterozygotes by directly detecting the recessive allele.