花生共生受体类蛋白激酶基因的克隆及生物信息学分析

共生受体类蛋白激酶（symbiosis receptor-like protein kinase, SYMRK）是控制植物与微生物共生的关键调控基因,利用基因组步移技术,克隆得到花生symrk的全长基因及其560 bp的ATG上游序列。采用生物信息学方法对该基因及其编码蛋白的常规理化性质、跨膜结构域、亚细胞定位和高级结构等进行了预测和分析,结果表明Ah-symrk由15个外显子和14个内含子组成,cDNA全长3 042 bp,包含2 781 bp的ORF,编码926个氨基酸,为疏水性酸性蛋白质,定位于细胞膜;ATG上游序列包含3个与根特异表达有关的顺式作用元件root motif tapox1;RT-PCR验证,该基因在花生根中特异性表达。     

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。     

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。     

Cry1Ba3蛋白对亚洲玉米螟杀虫活性测定及其与BBMVs的结合分析

提取并纯化Cry1Ba3蛋白截短片段,用饲喂人工饲料的方法对亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）初孵幼虫进行生物活性测定。结果显示,Cry1Ba3截短片段对亚洲玉米螟有良好的杀虫活性（LC50=5.29 μg/g,95%置信限为3.96～7.10 μg/g）。而纯化的Cry1Ac蛋白60 ku的活性片段对亚洲玉米螟初孵幼虫的杀虫活性LC50为0.83 μg/g。提取亚洲玉米螟5龄幼虫的BBMVs,用纯化的Cry1Ba3和Cry1Ac蛋白进行竞争结合试验,结果显示Cry1Ba3与Cry1Ac在亚洲玉米螟中肠的结合没有竞争作用,说明两种毒素在亚洲玉米螟BBMVs上可能存在不同的受体。     

含cry8型基因苏云金芽孢杆菌的分离和鉴定

为发掘对蛴螬有防治作用的苏云金芽孢杆菌及其cry基因,在河北省各县市共采集土壤样品254份,采用温度筛选法分离出Bt菌株42株,经PCR-RFLP方法鉴定,其中10株含有cry8型基因。这些菌株有如下特点：同一菌株含1种或多种质粒;PCR-RFLP鉴定证明有多种cry8基因存在,多数菌株中含2种cry8基因,如cry8E和cry8F常共存于同一菌株中;Cry8杀虫晶体蛋白分子量约为130~140 kDa,晶体形态均为球形。这10株菌采样地点分布于保定、衡水、邯郸、廊坊、唐山和邢台等地,植被类型多样化,说明cry8型Bt菌株在河北省分布广泛,可为蛴螬类害虫的防治提供丰富的Bt资源。     

苏云金芽胞杆菌——开放的基因组与多种功能

苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)作为微生物杀虫剂,被广泛应用于农业、林业和卫生害虫的防治;而利用Bt杀虫基因研制的转基因植物,也在全球植物害虫防治中发挥了重要作用。近年来,随着科学技术的发展与社会需求的拓展,Bt新的功能被不断发掘出来。这些新的功能包括抗线虫、抗病杀菌、促进植物生长、环境修复等。本文从Bt的泛基因组结构及其遗传学特性分析入手,在详细介绍了近来Bt杀虫基因发掘进展的同时,分析了泛基因组与Bt新的功能之间可能存在的关系,旨在为我国Bt资源的研究与应用提供参考。     

对绿盲蝽具有杀虫活性Bt菌株的筛选及Cry15Aa蛋白活性的研究

Bt棉有效控制了棉田主要害虫棉铃虫(Helicoverpa armigera),然而原来处于次要地位的刺吸式口器害虫盲蝽(Heteroptera:Miridae)为害逐年加重,目前对绿盲蝽(Apolygus lucorum Meyer-Dür)有效的抗虫基因未见报道。本研究以本实验室保存的Bt杀虫基因和菌株为材料,对绿盲蝽进行杀虫活性筛选。利用本实验室先前克隆的Mtx类杀虫基因cry15Aa表达产物进行绿盲蝽杀虫活性测定,研究结果显示Cry15Aa蛋白对绿盲蝽具有一定的杀虫活性。通过杀虫活性测定,获得对绿盲蝽有效的Bt菌株20株;对这些菌株表达蛋白进行质谱鉴定,LC-MS/MS质谱鉴定结果显示,这些菌株可能含有Cry1Aa、Cry1Ab、Cry1Ac、Cry1Ae、Cry1Af、Cry1Ag、Cry1Ah、Cry1Ba、Cry1Be、Cry8Ha等十余种对鳞翅目、鞘翅目害虫有杀虫活性的蛋白片段,并且有4株Bt菌株样品中检出了Mtx类杀虫蛋白Cry15Aa的片段。但是进一步基因鉴定结果表明,这4株菌株并不含有cry15Aa全长基因,推测这些菌株中含有Cry15类的新基因。上述研究结果表明这些菌株中可能存在对盲蝽有效的新型杀虫蛋白。本研究在发现了cry15Aa基因所表达的蛋白对绿盲蝽具有杀虫活性的同时,获得了对绿盲蝽具有杀虫活性的Bt新菌株,对绿盲蝽的生物防治具有重要的意义。     

两种生物农药防治菜心黄曲条跳甲的研究

黄曲条跳甲 Phyllotreta striolata 是为害十字花科蔬菜的重大害虫?本文研究了种子丸粒化包衣?拌土撒施和叶面喷雾3种施药方式下苏云金杆菌 Bacillus thuringiensis G033A和金龟子绿僵菌 Metarhizium anisopliae CQMa421对为害菜心 Brassica campestris L. ssp. chinensis var. utilis 的黄曲条跳甲的防治效果?结果表明, 采用苏云金杆菌G033A和金龟子绿僵菌CQMa421进行种子丸粒化包衣处理的菜心, 叶片受害指数分别为6.71和9.93, 显著低于对照(31.79); 拌土撒施处理的菜心, 叶片受害指数分别为19.34和24.17, 显著低于对照(65.53); 〖JP+1〗叶面喷雾处理后第3?5?7天的校正防治效果分别为58.95%/52.37%?69.56%/64.04%和81.12%/70.09%?本研究探索了菜心生产中主要害虫的生物防治技术, 研究结果将为菜心生产过程黄曲条跳甲的有效防治提供技术支撑?     

一种测试鳞翅目幼虫嗅觉行为的高效选择装置

昆虫的寄主定位、产卵选择、聚集、求偶等行为受到来自昆虫周围环境的挥发性气味化合物的影响和调控。研究挥发物对昆虫行为的影响作用主要采用Y形嗅觉仪等行为检测装置,而研究挥发物对鳞翅目幼虫的影响作用却缺乏专业、高效的装置。本研究设计制作了研究鳞翅目幼虫行为的高效选择装置,适用于高效筛选对鳞翅目幼虫具有引诱、驱避等作用的挥发物。小菜蛾3龄幼虫的行为选择测试结果表明,对小菜蛾幼虫引诱最强的植物为大白菜,其次是油菜和甘蓝;花生叶片对小菜蛾幼虫没有作用;而番茄叶片对小菜蛾幼虫则具有驱避作用。由此说明该装置可以有效测定小菜蛾幼虫对不同挥发物的反应,将为挥发物对昆虫行为的影响研究、进而筛选新的化合物来控制虫害提供新的技术支持。     

几种常用化学杀虫剂对Bt菌株生长影响的初步研究

苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）可产生多种杀虫活性物质,是一种应用最广泛的微生物杀虫剂。最近研究表明Bt对化学杀虫剂抗性害虫有较好的防治效果,并且与化学杀虫剂的联合使用可以提高杀虫效果,减少化学杀虫剂的用量。为了进一步设计更好的Bt与化学杀虫剂协同控害方案,本论文研究了不同亚种的Bt菌株与常用化学杀虫剂的兼容性。泛基因组分析表明不同亚种的Bt菌株在基因组成上有较大差异,说明Bt菌株对化学杀虫剂的反应可能会有所不同。进一步化学杀虫剂对Bt增殖影响分析结果显示,溴虫腈对大部分Bt测试菌株有抑制,说明Bt与化学杀虫剂协同使用时需要测定两者兼容性。高效氯氰菊酯对所有常用的防治鳞翅目害虫的Bt杀虫剂亚种类型库斯塔克亚种（Bt kurstaki,Btk）和鲇泽亚种（Bt aizawai,Bta）菌株影响都不大,可以进行协同使用;氯虫苯甲酰胺和茚虫威对Btk菌株HD1有一定抑制作用,定虫隆对其有较好的促进作用,说明HD1与定虫隆协同使用效果更好;茚虫威对Bta菌株G03影响较小,定虫隆对其有一定的抑制作用,氯虫苯甲酰胺对G03则有一定的促进作用,说明G03及其衍生菌株可以与氯虫苯甲酰胺、茚虫威协同使用。本研究结果说明Bt菌株对不同杀虫剂的敏感性是有差异的,可以通过筛选获得兼容性好的组合,为进一步制定Bt杀虫剂与化学杀虫剂配伍方案与协同使用技术提供了理论指导与数据参考,对实现化学农药减量施用具有重要的指导意义。