类钙粘蛋白对Cry3A毒素杀虫活性的影响

将克隆的黄粉虫类钙粘蛋白基因片段在大肠杆菌中表达纯化,并分析其对Cry3A毒素杀虫活性的影响,从而探讨黄粉虫类钙粘蛋白对Cry3A毒素杀虫活性的增效作用。黄粉虫类钙粘蛋白基因片段在大肠杆菌中表达产物为包涵体,经尿素变性后,用亲和纯化法可得到较纯的重组蛋白;随着类钙粘蛋白片段与Cry3A质量比值的升高,Cry3A毒素对黄粉虫的杀虫活性也逐步提高,当其比值为1时,活性达到最大,提高了2.5倍,而黄粉虫类钙粘蛋白片段对Cry3Am的杀虫活性却没有显著性影响。研究表明,黄粉虫类钙粘蛋白对Cry3A毒素的杀虫活性具有增效作用。     

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。     

嗜线虫致病杆菌北京变种基因组文库的构建及抗生素活性克隆的筛选

嗜线虫致病杆菌北京变种(Xenorhabdus nematophilavar.pekingensis)是本实验室从北京郊区土壤中分离的小卷蛾斯氏线虫(Steinenema carpocapsae)的共生菌。该菌的代谢产物具有杀虫、抑菌、抗癌等生物活性,其诸多抗生素活性物质有着诱人的开发利用前景[1~4]。因此,对该菌株生物学、遗传学及分子生物学进行研究,可以为更好地开发利用该菌株提供理论依据,并为获得新的功能基因奠定基础。本研究利用试剂盒pWEB::TNCTMCosmid Cloning Kit构建了嗜线虫致病杆菌北京变种的基因组文库。然后利用抑菌活性检测,对抗生素合成基因粘粒克隆的筛选进…     

苏云金芽孢杆菌BtC008杀虫晶体蛋白基因鉴定、克隆及杀虫活性分析

苏云金芽孢杆菌BtC008对棉铃虫、小菜蛾和甜菜夜蛾等鳞翅目害虫具有高毒力。本文分析了其杀虫基因类型包括cry1Ab、cry1Ca、cry1Ia、cry2Ab和一种新的cry1类基因,SDS-PAGE分析其至少2种cry1类基因获得了表达,在分子水平说明了该菌株高毒力的原因。在此基础上克隆了1种cry1Ab类杀虫晶体蛋白(insecticidalcrystalproteins,ICPs)基因,并被Bt杀虫晶体蛋白基因命名委员会命名为cry1Ab20。序列分析显示该基因所编码蛋白与已知的Cry1Ab13有1个氨基酸不同。将cry1Ab基因毒性片段(1.95kb)插入表达载体pET-21b,转化EscherichiacoliRosetta(DE3)菌株,表达的包涵体蛋白对小菜蛾和棉铃虫幼虫具有杀虫活性,LC50分别为100.74μg/mL和29.87μg/mL,进一步明确了Cry1Ab20蛋白的杀虫活性区。     

棉铃虫不同品系Gqα基因的比较及其原核表达与纯化

为了阐明Gqα的DNA序列情况,分别以cDNA和总DNA为模板,对Gqα进行PCR扩增,结果发现,Gqα在DNA水平上没有内含子。为了了解不同棉铃虫品系Gqα的变异情况,以实验室5个棉铃虫品系的中肠总DNA为模板,使用Pyrobest高保真酶对该基因进行扩增,测序后翻译成氨基酸序列发现,田间的耐药性品系只有2个氨基酸的变异,即:第163位的非极性A(丙氨酸)变成了极性T(苏氨酸);第353位的非极性V(缬氨酸)变成了碱性R(精氨酸);实验室内毒蛋白品系只有一个氨基酸的变异,第353位的V变成了R;其他2种实验室品系没有任何氨基酸的变异。个别氨基酸的变异可能与棉铃虫对Bt毒素产生抗性相关。将Gqα编码区克隆到表达载体pET21b中,表达出带有6个组氨酸标签的重组蛋白并对其进行了纯化,为进一步研究其功能奠定了基础。     

Bt菌株DQ89的sip基因的克隆、表达及杀虫活性分析

苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringicnsis(Bt)是一种广泛存在于自然界中的生防微生物,其杀虫活性主要来源于杀虫基因编码的内毒素(insecticidal crystal proteins,ICPs)、营养期杀虫蛋白(vegetative insecticidal protein,VIP)和分泌期杀虫蛋白(secreted insecticidal protein,Sip),相比于以上2种杀虫蛋白,Sip的研究相对较少。本研究从实验室中的Bt野生菌株中克隆sip基因,其中编号为DQ89的Bt菌株成功克隆得到1188 bp大小的sip基因,编码395个氨基酸,与已知的Sip1A蛋白的相似性为87%,序列提交到Gen Bank并获得登录号KP114614。将该基因在大肠杆菌中表达的蛋白进行生物活性测定,结果显示其对大猿叶甲Colaphellus bowringi Baly具有一定的杀虫活性,其LC50为1.542μg/m L。     

苏云金芽孢杆菌营养期杀虫蛋白Vips研究进展

苏云金芽孢杆菌Bt营养期杀虫蛋白Vips主要分为Vip1、Vip2和Vip33种。Vip1和Vip2构成二元毒素,对叶甲科昆虫具有特异杀虫活性。Vip3对鳞翅目昆虫具有广谱杀虫活性,该蛋白广泛存在于Bt中,与已知杀虫晶体蛋白ICPs没有序列相似性。Vip3通过诱发细胞凋亡,最终导致昆虫死亡,这与Btδ-内毒素的作用机理完全不同,Vips的发现对于Bt的进一步开发利用具有重要意义。本文主要对营养期杀虫蛋白Vips的分布、特性、作用机制及应用等进行报道。     

苏云金芽孢杆菌营养期杀虫蛋白Vips研究进展

苏云金芽孢杆菌Bt营养期杀虫蛋白Vips主要分为Vip1、Vip2和Vip33种。Vip1和Vip2构成二元毒素,对叶甲科昆虫具有特异杀虫活性。Vip3对鳞翅目昆虫具有广谱杀虫活性,该蛋白广泛存在于Bt中,与已知杀虫晶体蛋白ICPs没有序列相似性。Vip3通过诱发细胞凋亡,最终导致昆虫死亡,这与Btδ-内毒素的作用机理完全不同,Vips的发现对于Bt的进一步开发利用具有重要意义。本文主要对营养期杀虫蛋白Vips的分布、特性、作用机制及应用等进行报道。     

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。     

苏云金杆菌Bt-59菌株Cry/Cyt毒素蛋白鉴定及杀虫活性

苏云金杆菌以色列亚种（Bacillus thuringiensis subsp.israelensis，Bti）是防治蚊幼虫的重要病原细菌，不同菌株间毒素蛋白种类和分布不尽相同。本研究利用苏云金杆菌以色列亚种Bt-59菌株的全基因组数据，对潜在的毒素基因种类、分布及菌株杀虫活性进行了分析。结果表明，Bt-59菌株除了含有Bti标准菌株主要毒素基因外，还含有Cry4-like基因，且Cry10Aa和Cyt1Ca基因在质粒4上发生了易位。质粒5上的Cry60Aa和Cry60Ba基因编码的毒素蛋白含有ETX_MTX2结构域，并与苏云金杆菌jegathesan亚种的同源蛋白一致性为100%。Cyt1Ca蛋白除了含有Bac_thur_toxin结构域外，还含有2个串联的RicinB_lectin_2结构域。菌株Bt-59对蚊幼虫具有较高的杀虫活性，对白纹伊蚊Aedes albopictus和淡色库蚊Culex pipiens pallens的LC₅₀分别为1.239 μL/L和0.341 μL/L。研究结果明确了菌株Bt-59毒素蛋白的种类和特征，为菌株遗传改良提供理论基础。     

高毒力杀虫细菌嗜线虫致病杆菌CB6菌株的培养基优化

用正交试验法研究了嗜线虫致病杆菌北京变种菌株CB6的营养利用以及培养基成分的改变对产生杀虫活性物质的影响。通过筛选该菌对碳源、氮源以及无机盐的需求,确定了该菌的最佳发酵培养基为(g/L):豆粉40g,蔗糖15g,蛋白胨15g,酵母膏10g,玉米浆5g,NaH2PO41g,NaCl5g,谷氨酸5g。培养液上清液对玉米螟初孵幼虫的体重抑制率为90 81%,比基础培养基的杀虫活性提高了46.5%。     

嗜线虫致病杆菌对棉铃虫的生物活性研究

嗜线虫致病杆菌HB310(Xenorhabdus nematophila HB310)菌液中主要的杀虫活性物质是一种高分子量的复合蛋白—毒素Ⅱ。以该菌液和毒素Ⅱ分别饲喂棉铃虫Helicoverpa armigera幼虫,检测其对棉铃虫生长发育的影响,同时通过生化分析研究了该毒素对幼虫中肠内几种蛋白酶活力的影响。结果表明:菌液和毒素Ⅱ对棉铃虫幼虫的取食量和生长发育均有显著的影响,取食拌有菌液和毒素Ⅱ的人工饲料的棉铃虫食量明显减少,发育速度延缓,发育历期比对照明显推迟;尽管一直取食混合原菌液(6.5×108 cells/mL)人工饲料的棉铃虫2龄幼虫前期死亡率很低,但是其生长发育几乎完全被抑制,该处理组所有幼虫均不能化蛹;原菌液对4龄幼虫的食量、发育历期、蛹重及化蛹率均有显著影响。菌液对棉铃虫幼虫的影响与菌液的浓度和幼虫的龄期成反比,稀释50倍的菌液对2龄和4龄幼虫的生长发育仍有一定影响;毒素Ⅱ(51.9 μg/mL)对4龄棉铃虫的生长发育也有明显的抑制作用。短时间(2 d)饲喂原菌液后更换正常饲料,仅延缓了棉铃虫幼虫的发育历期,而对其化蛹率、蛹重及羽化率均无明显影响。饲喂毒素Ⅱ的棉铃虫幼虫中肠主要蛋白酶的活性受到明显的抑制。     

嗜线虫致病杆菌对小菜蛾的致死和亚致死效应室内评价

嗜线虫致病杆菌是与昆虫病原线虫共生的细菌,对小菜蛾等多种害虫具有广谱的杀虫活性。为了深入了解该菌的杀虫活性,在室内测定了嗜线虫致病杆菌HB310 ( 简称 Xn HB310)菌株对小菜蛾幼虫的致死和亚致死效应以及持效期。结果表明, Xn HB310菌液对小菜蛾2龄和3龄幼虫72 h的LC50值分别是3.32×104 和8.56×104 CFU/mL,其活性组分主要存在于菌株细胞和经50 kDa超滤膜超滤后的上清液中。此外, Xn HB310菌液对小菜蛾幼虫还表现出明显的拒食活性,其2龄和3龄幼虫的拒食中浓度(AFC50)分别为4.03×105和8.48×105 CFU/mL。将2.24×106 CFU/mL菌液喷施到甘蓝苗上,其在室内的持效期为3~4 d。用亚致死剂量(LC30和LC50)的菌液饲喂小菜蛾2龄幼虫,存活幼虫的生长发育指标、蛹重、雌虫寿命以及成虫产卵量均明显下降,推测这可能导致小菜蛾下一代种群数量减少。研究结果表明,嗜线虫致病杆菌HB310菌株具有开发成为杀虫剂的潜力。     

嗜线虫致病杆菌北京变种质粒形态的研究

嗜线虫致病杆菌是小卷蛾斯氏线虫体内的共生细菌,在实验室条件下延长培养将会出现型态变异,即从野生型的Ⅰ型细胞变为Ⅱ型细胞。本文以嗜线虫致病杆菌北京变种Ⅰ、Ⅱ型菌株为材料,对其质粒形态进行了研究。运用碱裂解法提取质粒,电泳结果发现Ⅰ型菌带型单一,只有一条,分子量大于23kb,命名为pBJ-1。而Ⅱ型菌株除了含有大于23kb的条带外,还有另一条带出现在6kb的位置上,分别命名为pBJ-2和pBJ-3。限制性内切酶处理后,两菌株质粒得到的消化产物有所不同,即嗜线虫致病杆菌北京变种Ⅰ型、Ⅱ型菌株之间的质粒存在差异。本试验还尝试将质粒pBJ-1和pBJ-2分别转化到大肠杆菌DH5α感受态细胞中,并证明这两种质粒上可能含有氨苄青霉素抗性基因和链霉素抗性基因。     

苏云金芽胞杆菌Cry1Ba3 蛋白定点突变对杀小菜蛾活性的影响

Cry1Ba3是由本实验室发掘的对小菜蛾有高毒力的杀虫晶体蛋白。为了寻找对杀虫活性有重要影响的氨基酸,为杀虫机理研究和改造杀虫蛋白提供理论依据,本研究利用Ple Bio Informatique Lyonnais数据库对Cry1Ba3的二级结构进行模拟;采用BioEdit软件分析Cry1Ba3的疏水区;将Cry1Ba3与Cry1Aa1、Cry2Aa1、Cry3Aa1以及Cry4Ba1进行多序列比对,从而确定了20个氨基酸突变位点。利用半重叠引物PCR的方法对Cry1Ba3进行定点突变,将突变体在大肠杆菌BL21中进行诱导表达。通过浸叶法对各个突变蛋白杀小菜蛾的生物活性进行测定。获得的20个Cry1Ba3突变体均能在大肠杆菌BL21中表达,并以包涵体形式存在。杀虫活性测定结果表明M6(R192L)、M10(W303A)、M19(H485G)对小菜蛾的活性明显降低,二级结构预测表明活性降低的突变蛋白的构象均发生明显变化,其余17种突变蛋白的活性和二级结构都没有明显变化。说明第192位的精氨酸、第303位的色氨酸和第485位的组氨酸对Cry1Ba3的杀小菜蛾活性有重要影响,上述3个位点氨基酸突变引起的蛋白活性减低可能与毒素的空间结构变化有关。     

嗜线虫致病杆菌北京变种的抗生素抗性及质粒pLA2917的转化

用最小抑制浓度法对嗜线虫致病杆菌北京变种野生型菌株的抗生素抗性进行了测定。结果表明,该菌株对氯霉素、新霉素和卡那霉素敏感,而对链霉素、氨苄青霉素和青霉素具有不同程度的抗性。利用滤膜三亲交配的接合转移方法,以嗜线虫致病杆菌北京变种作为受体细菌,在卡那霉素、四环素和氨苄青霉素的选择压力下,筛选得到接合转移子。经过菌落PCR鉴定,证明质粒pLA2917已经成功转移到嗜线虫致病杆菌北京变种细胞内。对昆虫病原线虫共生细菌的质粒转移方法进行了讨论。     

三株昆虫病原线虫共生菌胞外产物的抑菌活性

采用生长速率法、孢子萌发法、活体组织法和盆栽试验对3株昆虫病原线虫共生菌胞外产物甲醇提取物的抑菌活性进行了系统研究.结果表明,3个菌株甲醇提取物对番茄灰霉病菌、辣椒疫霉病菌、油菜菌核病菌的菌丝生长,对番茄灰霉病菌、玉米大斑病菌、稻瘟病菌、白菜黑斑病菌、杨树溃疡病菌、小麦根腐病菌的孢子萌发均有很强抑制作用.其中嗜线虫致病杆菌YL001菌株对辣椒疫霉病菌菌丝生长的抑制作用最强,EC50为35.11mg/L;伯氏致病杆菌YL002菌株对番茄灰霉病菌菌丝生长的抑制作用最强,EC50为 42.16mg/L;嗜线虫致病杆菌TB菌株对油菜菌核病菌菌丝生长的抑制作用最强,EC50为18.95mg/L.3个菌株甲醇提取物对玉米大斑病菌孢子萌发都有很强的抑制作用,EC50分别为28.03、36.77和26.40mg/L.3个菌株甲醇提取物在1000mg/L浓度下,对离体番茄果实灰霉病的治疗和保护效果均在70%以上;对盆栽番茄灰霉病和辣椒疫霉病的治疗和保护效果均在65%以上.     

Scorpion neurotoxins: structure/function relationships and application in agriculture

Continued use of non‐specific chemical insecticides poses potential risks to the environment and to human health resulting from non‐target toxicity and increased insect resistance to these agents. Scorpions produce anti‐insect selective polypeptide toxins that bind to and modulate voltage‐sensitive ion channels in excitable tissues, thus offering alternative, environmentally safer means for insect pest control. Despite this potential, little is known about their structural elements dictating anti‐insect preference, which may be useful for the design of selective insecticides. We used a bacterial system for expression and genetic dissection of two pharmacologically distinct scorpion toxins: alpha and excitatory. By exploiting a multi‐disciplinary approach consisting of mutagenesis, protein chemistry, electrophysiology, binding and toxicity assays, and structural studies, we elucidated the bioactive surface of two anti‐insect toxins, LqhαIT and Bj‐xtrIT. In both polypeptides the bioactive surface is composed of residues surrounding the C‐terminal region. In addition, a direct, immediate approach in using the toxin genes was demonstrated by engineering baculoviruses with cDNAs encoding LqhIT2 (depressant toxin), and LqhIT1 (excitatory toxin) resulting in viral vectors with significantly improved insecticidal efficacy. © 2000 Society of Chemical Industry     

2种昆虫病原线虫共生菌的代谢产物对苹果病原菌真菌的抑菌作用

嗜线虫致病杆菌(Xenorhabdus nematophila HB310)和发光杆菌(Photorhabdus luminescens HB140)是分别从小卷蛾斯氏线虫和异小杆线虫中分离到的2株昆虫病原线虫共生菌。为了明确这2种共生菌的抑菌活性,分别测定了其对苹果上6种主要病原真菌的抑菌活性。结果表明,这2种共生菌对6种苹果病原真菌均有不同程度的抑制作用。嗜线虫致病杆菌HB310菌株发酵液对苹果轮纹病病原菌抑制效果最好,抑制率达76.9%,对其他病原菌的抑制作用依次为苹果树腐烂病病原菌(74.1%)>苹果斑点落叶病病原菌(60.9%)>苹果灰霉病病原菌(46.7%)>苹果青霉病病原菌(44.5%)>苹果炭疽病病原菌(23.0%);发光杆菌HB140菌株发酵液对苹果灰霉病病原菌的抑制作用最好,抑制率达到86.7%,对其他病原菌的抑制作用依次为苹果树腐烂病病原菌(76.6%)>苹果轮纹病病原菌(58.8%)>苹果斑点落叶病病原菌(46.0%)>苹果青霉病病原菌(44.2%)>苹果炭疽病病原菌(39.9%)。2种共生菌发酵液对苹果轮纹病菌均有较强的抑制作用,其EC50分别为42.28和42.92 mL/L。