苏云金芽胞杆菌毒素蛋白和粘虫颗粒体病毒对甜菜夜蛾中肠围食膜的破坏作用

利用扫描电镜和SDS-PAGE技术研究了苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)、粘虫颗粒体病毒(PuGV-Ps)及其增效蛋白(enhancin)对甜菜夜蛾Spodoptera exigua中肠围食膜的影响。电镜观察结果表明,正常的甜菜夜蛾围食膜外壁有韧性,表面较平滑,少皱褶,内壁表面较粗糙,有较厚质感,无孔洞和缝隙;取食PuGV-Ps或增效蛋白后的围食膜外壁皱缩,内壁质薄;Bt单独作用于围食膜同样改变了围食膜结构,但影响程度较小;未发现不同处理对甜菜夜蛾围食膜造成穿孔或裂缝。SDS-PAGE结果表明,取食PuGV-Ps或增效蛋白后,围食膜上150kD蛋白一定程度被降解,27kD蛋白也被部分降解,而29kD蛋白被完全降解;取食Bt后的围食膜上29kD蛋白也被降解。离体降解试验进一步证明PuGV-Ps增效蛋白对甜菜夜蛾围食膜上多种蛋白具有降解作用,甜菜夜蛾围食膜上29kD蛋白是Bt和PuGV-Ps增效蛋白共同作用的靶标蛋白。

粘虫颗粒体病毒对苏云金杆菌的增效特性及对Bt毒蛋白的降解活化作用

以小菜蛾Plutella xylostella为试虫,采用生物测定方法测定了粘虫颗粒体病毒（Pseudaletia unipuncta granulosis virus,PuGV-Ps）对苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）的增效作用。结果表明：不同配伍PuGV-Ps和Bt间的共毒系数在105.3至195.0之间,PuGV-Ps对Bt毒力具有增强作用,其中以Bt∶PuGV-Ps为4∶1增效作用最明显,72hLC50为0.039mg/mL。不同温度和pH值都影响PuGV-Ps对Bt的增效作用,16℃-20℃增效程度明显高于24℃-32℃,而碱性条件下（pH8-9）增效作用更显著。PuGV-Ps对Bt的增效作用因小菜蛾龄期不同而变化,2、3龄幼虫死亡率较单独使用Bt分别提高了50%和30.31%,而作用于低龄（1龄）和高龄（4龄）幼虫时对Bt的增效作用不显著。PuGV-Ps饲喂2h后再接毒Bt,小菜蛾死亡率明显提高,48h死亡率达66.67%,较直接饲喂Bt＋PuGV-Ps处理死亡率提高了53.87%,差异极显著。SDS-PAGE表明PuGV-Ps具有碱性蛋白酶的活性,离体条件下能促进δ-内毒素酶解为47kD,60kD和61kD的毒性肽。

粘虫颗粒体病毒增效因子的分离纯化及其生化性质

粘虫颗粒体病毒经０．０２ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ碱溶，先用ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－２００凝胶过滤层析柱从病毒蛋白粗提物中分离增效因子，然后选用ＤＥＡＥ－ＳｅｐｈａｒｏｓｅＣＬ－６Ｂ离子交换层析柱进一步纯化增效因子，得到少量电泳纯的增效因子蛋白样品。纯化的增效因子具有典型的蛋白紫外吸收光谱，最大吸收波长为２７５．２ｎｍ。ＳＤＳ－ＰＡＧＥ电泳确定增效因子的分子量为１０８ｋＤ。用苏丹黑Ｂ脂蛋白染色法、过碘酸－Ｓｃｈｉｆ试剂糖蛋白染色法定性分析增效因子，非变性电泳凝胶上的增效因子带均为阴性反应。等电聚焦电泳检测增效因子的等电点为ｐＨ５．３左右。氨基酸组成分析证明，增效因子富含酸性氨基酸，占蛋白总量的２６．４２％。

粘虫颗粒体病毒增效因子的基因定位

参考粉纹夜蛾Trichoplusiani颗粒体病毒增强因子的基因序列 ,设计PCR引物 ,用PCR反应扩增出特异性产物。用EcoRⅠ、BamHⅠ双酶酶切处理PCR反应产物 ,然后克隆到质粒pUC19中 ,构建重组质粒 pUC19 SF ;对重组质粒 pUC19 SF中的外源片段测序 ,结果证明PCR扩增产物是粘虫颗粒体病毒PuGV Ps增效因子基因的一段序列。重组质粒pUC19 SF的插入片段标记为探针 ,通过Southern杂交将增效因子基因定位于PuGV

转宿主粘虫颗粒体病毒(PuGV-Ps)增效蛋白基因的克隆表达及活性

以东方粘虫为转宿主增殖的颗粒体病毒(PuGV Ps)DNA为模板通过PCR反应扩增出一条2.7 kb的特异性基因片段,纯化的PCR产物克隆到载体质粒pET 15b中,构建重组质粒pET 15b En,重组质粒外源基因测序证明PCR扩增产物是粘虫颗粒体病毒转宿主病毒PuGV Ps增效蛋白的全长基因。与原始美洲粘虫颗粒体病毒(PuGV)增效蛋白基因的序列比较,两者同源性达99.59%。11个突变碱基中有7个集中在5′端下游500 bp,而3′端上游500 bp仅1个碱基发生突变。PuGV Ps增效蛋白基因重组质粒pET 15b En转化到大肠杆菌中构建重组菌,在IPTG诱导下表达了108 kD的表达产物,Ni2+柱纯化证明表达产物是目标增效蛋白。LB培养液中加入0.2%的葡萄糖后有利于增效蛋白基因的表达。生物测定结果表明,粗提的表达产物具有增效活性,可以提高Btδ内毒素对棉铃虫、甜菜夜蛾的敏感性。

苏云金杆菌与粘虫颗粒体病毒联合作用对甜菜夜蛾的影响

以甜菜夜蛾为试虫,研究粘虫颗粒体病毒(PuGV-Ps)对苏云金杆菌(Bt)毒力的增效作用。结果表明:PuGV-Ps对甜菜夜蛾无致毒作用,但Bt中加入PuGV-Ps后可提高Bt对甜菜夜蛾的毒力,甜菜夜蛾致死中量LC50由Bt单剂的1.094 mg.mL-1下降到0.862 mg.mL-1,共毒系数达127。亚致死剂量Bt处理甜菜夜蛾能影响昆虫的生长发育,表现为幼虫生长量相对减少、蛹重下降、化蛹率降低和化蛹历期延长,添加PuGV-Ps后可进一步增强Bt对甜菜夜蛾生长发育的抑制作用。甜菜夜蛾中肠蛋白酶活性测定结果表明,PuGV-Ps对甜菜夜蛾中肠酶活性具有抑制作用;昆虫同时取食PuGV-Ps和Bt后,中肠酶液总蛋白酶活力均有所下降,在中肠酶液最适pH范围内蛋白酶活力抑制作用最明显。

PuGV-Ps增效蛋白质基因特征及其整合载体的构建

为了明确增效蛋白质基因特性,获得重组增效苏云金杆菌,本试验通过生物信息学方法分析了转宿主东方粘虫颗粒体病毒（Pu GV-Ps）增效蛋白质基因（En）的特征及二级结构,利用In-fusion技术构建了整合载体。基于Pu GV-Ps增效蛋白质基因进化树显示,颗粒体病毒与多角体病毒为2个明显的分支,美洲粘虫颗粒体病毒（Pu GV）与转宿主东方粘虫颗粒体病毒的增效蛋白质基因遗传距离极小。6种颗粒体病毒增效蛋白质氨基酸序列比对结果显示,增效蛋白质N端相似性较高,均含有锌离子结构域（244位）与催化域（526～565位）;增效蛋白质基因二级结构中α螺旋和无规则卷曲占整个片段的73%,且N端以不规则卷曲为主;利用改进的In-fusion技术构建整合载体,双酶切结果显示增效蛋白质基因连接方向正确,p LTV1-En构建成功;通过高温整合获得重组工程菌Bt71En。表明,Pu GV-Ps与Pu GV增效蛋白质基因同源性较高,其二级结构复杂,影响载体构建,通过高温处理连接片段可以明显提高载体的连接效率。

粘虫颗粒体病毒与苏云金杆菌联合作用对甜菜夜蛾的影响

以甜菜夜蛾为试虫,测定了粘虫颗粒体病毒(PuGV-Ps)对苏云金杆菌(Bt)毒力的增效作用。结果表明PuGV对甜菜夜蛾没有致毒作用,但Bt中加入PuGV后可以提高Bt对甜菜夜蛾的毒力,甜菜夜蛾致死中量LC_(50)由Bt单剂的1.094 mg/mL下降到0.862 mg/mL,共毒系数达127。亚致死剂量Bt处理甜菜夜蛾影响了幼虫的生长发育,表现为幼虫生长量相对减少、蛹重下降、化蛹率降低和化蛹历期延长,添加了PuGV-Ps后进一步增强了Bt对甜菜夜蛾的生长发育的抑制作用。甜菜夜蛾中肠蛋白酶活性测定结果表明,PuGV-Ps对甜菜夜蛾中肠酶活性具有抑制作用;昆虫同时取食PuGV-Ps和Bt后,中肠酶液总蛋白酶活力都有所下降,在中肠酶液最适pH范围内蛋白酶活力抑制作用最明显。

粘虫颗粒体病毒增效蛋白基因片段优化及功能

【目的】研究转宿主粘虫颗粒体病毒(Pseudaletia unipuncta granulovirus,Pu GV-Ps)增效蛋白基因截短片段优化及其增效作用,探索增效蛋白基因的合理利用途径。【方法】生物信息学分析增效蛋白结构域,构建增效蛋白基因截短片段原核表达载体,分析目的基因片段表达产物的表达水平、围食膜蛋白降解效能和增强活性,进一步明确Pu GV-Ps增效蛋白基因的功能区域。【结果】Pu GV-Ps增效蛋白含有M60-like结构域、锌离子催化域和糖蛋白结合域,并包含13个潜在的糖基化位点。以此为依据设计P69(短截M60-like结构域)和P77(短截糖蛋白结合域)2个截短片段,构建了表达载体p ET15b-P69和p ET15bP77,原核表达量明显高于全长基因P104。表达产物纯化蛋白围食膜降解活性表明,P69对斜纹夜蛾围食膜大分子蛋白降解程度高于P77,但两者均低于P104。病毒增强苏云金杆菌(Bt)实验表明,截短片段的表达产物提高了Bt对小菜蛾的毒力,但增强活性显著低于P104。【结论】研究结果表明,Pu GV-Ps增效蛋白基因N端M60-like结构域和C端糖蛋白结合域对其增效作用的发挥都具有一定功能,这些结构对维持增效蛋白的构象也发挥了一定的作用,截短片段P69有利于保持Pu GV-Ps增效蛋白的活性、提高表达水平。该研究结果对增效蛋白的工业化生产具有一定的指导意义。

粘虫颗粒体病毒增效蛋白在苏云金芽胞杆菌中的表达及增效活性

【目的】在苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)中表达截短后的转宿主粘虫颗粒体病毒(Pseudaletia unipuncta granulovirus-Ps,PuGV-Ps)增效蛋白,为构建增效Bt工程菌提供理论基础。【方法】通过对截短后增效蛋白的密码子进行优化,构建增效蛋白及其融合蛋白表达载体,分析不同启动子指导下增效蛋白表达量的变化,明确增效蛋白对Bt的增效活性。【结果】本研究构建了表达载体pHTPcry1AcCoEn81、pHTRHCoEn81和pHTNCCoEn81,SDS-PAGE结果显示pHTPcry1AcCoEn81和pHTNCCoEn81分别可以产生81 kDa和134 kDa的重组蛋白。启动子Pcry1Ac和Pcry8E指导下的增效蛋白表达量和重组增效蛋白产量均无显著性差异。生物测定结果表明,重组增效蛋白可以显著增加Bt对小菜蛾的杀虫活性。【结论】研究结果表明,密码子优化的PuGV-Ps增效蛋白可以在Bt中表达并具有显著增效活性,为高效苏云金芽胞杆菌工程菌的构建及应用提供理论指导。