苏云金杆菌HBF-1菌株的活芽孢对HD-1菌株增效作用的特异性

通过HBF-1菌株培养物各组分与HD-1菌株混合对棉铃虫的LC50测定结果表明,HBF-1孢晶混合物对HD-1的纯晶体和孢晶混合物分别增效170.0%、80.0%,HBF-1活芽孢对HD-1的纯晶体和孢晶混合物分别增效240.0%、160.0%,HBF-1纯晶体和死芽孢均无增效作用。在一定范围内,随着HBF-1菌株活芽孢浓度的增高,其增效作用逐步提高,HBF-1活芽孢浓度为100μg/g时对棉铃虫的增效作用最大,使其死亡率提高了40.0%;HBF-1活芽孢浓度为50μg/g时对小菜蛾的增效作用最大,使其死亡率提高了47.0%。

苏云金杆菌(HD-1)农户生产方法的研究

文章主要研究如何在农户现有的条件下进行苏云金杆菌杀虫剂的生产,包括如何进行简易的灭菌、接种及恒温培养等。并通过对其法所得活菌和芽孢计数,发现活菌数可达34.7×108个/ml,且产芽孢率达到了80.7%,为农户今后进行蔬菜的生物防治提供了很有效的参考。

多粘类芽孢杆菌HD-1产纤维素酶的条件优化

采用DNS比色法,通过单因素实验和正交实验对多粘类芽孢杆菌HD-1产纤维素酶的培养基主要成分和培养条件进行优化。结果表明:该菌种产纤维素酶的最适培养基为麸皮0.5%、酵母膏1.25%、磷酸二氢钾0.04%、硫酸镁0.1%,培养基初始p H8.0;最适培养条件为接种量4%,培养温度35℃,培养时间51h。在此优化条件下,多粘类芽孢杆菌产纤维素酶活性可达88.3U/m L。

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白Cry1Ba结构域Ⅱ中Loops结构与功能关系研究

为了明确杀虫晶体蛋白中各个Loop的结构与功能的关系,以及Loop突变对Cry1Ba蛋白杀虫活性的影响,首先通过三维结构模拟以及同源序列分析的方法,找到Cry1Ba蛋白三个结构域及三个Loop相对应的氨基酸片段;然后通过重叠引物PCR将编码Cry1Ba蛋白结构域Ⅱ中的三个Loop进行了相应的突变,共获得了5个突变体M1(Loop1:340WSNTR344—缺失(Cry1A))、M2(Loop2:402Y—G)、M3(Loop2:400GIYLEP405—PSAV(Cry3A))、M4(400GIYLEPIH407—ILGS(Cry1A))、M5(Loop3:472LQSRV476—AGAVYTL(Cry1A))。将这些突变体在大肠杆菌BL21中进行了诱导表达,提取蛋白,分别对小菜蛾进行了生物活性测定。生测结果表明,Loop1的缺失突变M1的毒力,与Cry1Ba(LC500.96μg/mL)相比,显著降低,LC50为35.51μg/mL;在Loop2的突变中,单个氨基酸的突变M2(Y/G)的毒力略有下降(LC50为1.31μg/mL);而另两种突变(M3和M4)对小菜蛾的毒力明显下降,LC50值分别为11.56μg/mL、34.81μg/mL;Loop3的突变M5对小菜蛾的毒力略有提高(LC500.81μg/mL),但差异不显著。对Cry1Ba蛋白突变前后结构与功能之间关系的分析结果表明,Loop区突变对Cry1Ba蛋白的结构和功能影响非常显著;Loop1和Loop2在决定Cry1Ba对小菜蛾的毒性方面起着重要作用。

利用苏云金芽胞杆菌转座子Tn4430构建含cry1 Ac10基因的解离载体

将cry1Ac1 0基因和苏云金芽胞杆菌的复制起始区连接在一起 ,并在其两侧按相同方向各连接一个来自苏云金芽胞杆菌转座子Tn4430的解离位点 ,构成转移单位。再将革兰氏阳性细菌的抗性标记基因和大肠杆菌克隆载体 pUC1 9与之连接 ,获得含cry1Ac1 0基因的解离载体pBMB80 1。将其转化苏云金芽胞杆菌无晶体突变体 ,再导入含解离酶基因的辅助质粒 pBMB1 2 0 0。在解离酶作用下 ,两个解离位点间发生重组 ,消除基在操作中的抗性标记基因等非必需基因片段 ,获得仅保留有完整cry1Ac1 0基因和来自苏云金芽胞杆菌质粒复制起始区 ,在无抗生素选择压力下能稳定遗传的重组质粒pBMB80 1B。

苏云金芽孢杆菌Cry1Ca7蛋白定点突变对甜菜夜蛾杀虫活性的影响

苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白Cry1Ca7对重要的农业害虫甜菜夜蛾具有较高毒力。【目的】本文的研究目的是通过定点突变的方法获得毒力发生改变的毒蛋白,为下一步研究工作提供有价值的实验材料。【方法】利用重叠引物PCR技术对cry1Ca7基因进行定点突变,获得了10种突变基因,通过生物活性测定的方法确定了各突变基因表达产物对甜菜夜蛾的杀虫活性。【结果】活性降低的突变毒蛋白有G138S,T221D,T221R,N251S,439GGT440,N306R,W376F,R522E和R570G,其中,位于DomainⅡ内的突变的活性依次是439GGT440<N306R<W376F;位于DomainⅢ内的突变R522E<R570G,二者的活性较Cry1Ca7也有明显降低;只有位于结构域Ⅰ中的R148G,产生了活性提高的突变毒蛋白,其毒性较Cry1Ca7提高了6倍,而同样位于DomainⅠ内的突变T221D<T221R<G138S<N251S,尤其是T221D活性完全丧失。研究结果表明,在结构域Ⅰ中的突变更容易产生活性提高的突变蛋白,而结构域Ⅱ和Ⅲ较难获得毒力提高的突变蛋白。【结论】本项研究所获得的这些活性发生不同变化的蛋白为揭示Cry蛋白的杀虫机理提供了基础材料,而活性提高的诱变基因及其表达产物将可作为新的杀虫资源,用于抗虫遗传工程菌和转基因植物的构建。

对金龟子幼虫有杀虫活性的苏云金杆菌HBF-1菌株发酵培养基优选

通过正交试验优选出对金龟子幼虫有杀虫活性的苏云金杆菌HBF 1菌株的发酵培养基组合为:氮源B4 4%,淀粉1 2%,酵母粉0.5%,KH2PO40.04%,MgSO40.05%。用此配方进行摇瓶发酵,发酵液的平均菌数可达到44亿/mL,晶体产生量为2 1130mg/mL,发酵液稀释50倍对铜绿丽金龟幼虫进行生测,14d平均死亡率达到78 3%。

球形芽孢杆菌Mtx1蛋白和苏云金杆菌Cyt1Aa晶体蛋白的协同作用

采用常规的生物测定方法确定了纯化的球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)的缺失信号肽的97kDa营养期杀蚊毒素(Mosquitocidal toxin 1,Mtx1)蛋白和苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)27.3kDa的Cyt1Aa晶体蛋白对致倦库蚊(Culex quinquefasciatus)幼虫的杀虫活性。结果表明Mtx1和Cyt1Aa不同比例的混合物对致倦库蚊的毒力比单独毒素蛋白高,经统计分析表明两毒素蛋白对目标蚊幼虫具有明显的协同作用。在LC98处理浓度下,Mtx1和Cyt1Aa按3∶1混合的混合物LT50值比单独Mtx1的提前了6.36h。表明Cyt1Aa和Mtx1对致倦库蚊具有协同毒杀作用,提高对目标蚊虫的毒力、缩短半致死时间。该结果为深入研究Mtx1和Cyt1Aa的杀蚊作用方式奠定了基础,同时为其在蚊虫防治中的应用提供了新的思路和方法。

苏云金芽孢杆菌S1478-1分离株的特性鉴定及cry1Ac同源基因克隆

本研究对从海南岛尖峰岭热带雨林自然保护区的土壤样品中分离出的Bt菌株S1478-1进行了特性鉴定,研究表明S1478-1分离株菌落形态和生长特征和Bt参照菌株HD73极其相似。16SrDNA序列分析表明,S1478-1分离株与其它B.thuringiensis、B.cereus和B.anthracis的16SrDNA序列相似性达到99%。分离株能产菱形伴胞晶体,SDS-PAGE蛋白电泳分析表明,菌株在生长后期,形成芽孢同时分泌130kD大小的晶体蛋白。生物测定表明S1478-1分离株对小菜蛾具有很高的毒杀活性,LC50值高达5.159×108cfu/mL。初步显示S1478-1分离株可作为防治鳞翅目害虫的生物农药菌株。利用PCR-RFLP方法鉴定S1478-1分离株含有cry1Ac同源基因,以PCR粘性端克隆方法扩增全长基因,序列测定表明该基因ORF为3537bp,编码1178个氨基酸,推定的编码蛋白分子量为133.3kD,与其它cry1Ac基因序列最高达到99%同源,因此,该基因可作为杀虫工程菌及培育转基因抗虫作物的候选基因。

苏云金芽孢杆菌HBF-1芽孢对棉铃虫幼虫生长发育及酶活的影响

苏云金芽孢杆菌HBF-1菌株的芽孢对初孵棉铃虫幼虫无明显杀伤作用,但可以直接影响其正常的生长发育,使幼虫前期体重增加;而后期发育迟缓,历期延长,成虫产卵量明显减少。通过光学显微镜观察发现,用含有HBF-1芽孢的饲料饲喂棉铃虫幼虫,幼虫中肠肠壁细胞遭到破坏;随着虫龄的增大,微绒毛逐渐脱落,有的部位细胞壁破裂。酶活的测定结果表明:初孵棉铃虫幼虫取食含有HBF-1芽孢(100μg/g)的饲料后,幼虫体内的乙酰胆碱酯酶、羧酸酯酶和谷胱甘肽-S-转移酶的活性发生了变化。

苏云金芽胞杆菌cry1Ac与烟草几丁质酶tchiB双价基因克隆表达及其杀虫增效作用研究

将苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)4.0718菌株质粒上的cry1Ac基因和烟草几丁质酶tchiB基因(去掉信号肽或去信号肽再加肠激酶位点)构建了重组基因。经过双酶切和亚克隆,将带有cry1Ac基因上游启动序列和下游终止序列的重组基因片段克隆至穿梭载体pHT315,分别构建重组质粒pHUAccB6、pHUAccB7,在大肠杆菌中扩增后,将两个重组质粒分别电转化苏云金芽胞杆菌无晶体突变株XBU001中,获得重组菌株HAccB6和HAccB7。经液体双相胞晶分离提取离心后,将晶体和上清液分别进行SDS-PAGE分析,双价基因重组与cry1Ac基因在无晶体突变株中表达量相比较,几丁质酶活性提高5.2倍,双价重组蛋白表达量显著提高,主要产生130kDa蛋白条带。经定量分析:双价重组目的晶体蛋白占总蛋白量的61.38%;Cry1Ac蛋白占总蛋白量的42%。发酵上清液经60%硫酸铵沉淀,显示出一条分子量为18kDa新蛋白条带。经原子力显微镜和电子显微镜观察,表达后的重组蛋白呈菱形或椭原形晶体,其规格约为1.5×3.0μm;经生测分析,重组菌株HAccB6和HAccB7毒力相近,与HAc菌株比较毒力提高4.5倍,对棉铃虫(Helicourpa armigora)具有高效杀虫活性,其3dLC50值分别为9.1μg/mL和11.34μg/mL。研究结果表明,烟草几丁质酶与cry1Ac双价基因重组表达产物具有杀虫增效作用。

苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白Cry1Ba3活性区的研究

通过对Cry1Ba3蛋白序列的分析,以及与已知Cry蛋白比较,设计了6对特异性引物,通过PCR扩增获得6种不同长度的cry1Ba3基因片段。将这些基因片段克隆到pET-21b载体上,导入大肠杆菌BL21中进行诱导表达,最终得到6种不同长度的Cry1Ba3蛋白片段。采用浸叶法检测这些蛋白片段对小菜蛾的杀虫活性,研究结果表明含有第1～685位和含有第22～655位氨基酸的蛋白片段对小菜蛾的毒性,与全长Cry1Ba3蛋白相比,没有改变;含有第54～655位氨基酸的蛋白片段对小菜蛾的毒力明显降低;而含有第22～627位和含有第85～655位氨基酸的蛋白片段完全丧失了对小菜蛾的活性。上述结果表明Cry1Ba3蛋白对小菜蛾的活性区在第22～655位氨基酸之间。

苏云金芽孢杆菌新基因cry1Ab17的克隆和生物信息学

利用高效克隆PCR产物的专用载体pMD18T,直接从苏云金芽孢杆菌WB9的PCR产物中克隆了cry1Ab17新基因.测序结果表明,该基因(GenBank登录号为AY646166)由3471个碱基组成,其编码的蛋白质含有1156个氨基酸残基,其中亲水性氨基酸占30.8%,疏水性氨基酸占45.2%,酸性氨基酸占12.9%,碱性氨基酸占11.1%.氨基酸序列的同源性分析结果表明,Cry1Ab17蛋白与已报道的Cry1Ab蛋白同源性为95.4%～99.7%,该蛋白的4个氨基酸残基———Pro170、Gly449、Gly796和Gly863与其它已报道Cry1Ab蛋白相应位置的氨基酸残基均不同.在核苷酸序列和氨基酸序列多重比较的基础上,应用PAUP4.0构建了Cry1A蛋白家族的系统发育树.SignalP分析结果显示,Cry1Ab17蛋白中不含信号肽序列.此外,对Cry1Ab17蛋白的二级结构和3个结构域也进行了预测和分析.

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。

苏云金芽胞杆菌CY1菌株的cry基因分析

通过醋酸钠-抗生素筛选法从河北省土壤中筛选得到了苏云金芽孢杆菌新菌株CY1。镜检可观察到伴孢晶体呈小菱形。SDS-PAGE分析结果表明菌株CY1表达的晶体蛋白分子量为130 kDa。利用25对通用引物检测cry1,cry1I,cry7,cry2,cry3,cry4/cry10,cry5,cry6,cry7,cry8,cry9,cry11,cry13/14,cry16/17,cry18,cry19,cry21,cry22,cry24/25,cry26/28,cry27/29,cry30,cry32,cry34/35,cry40基因,仅从CY1菌株中检测出cry7基因,该cry7基因N末端的1 215 bp片段所编码的氨基酸序列与已发表的Cry7Ab1(Acc No.:U04367)序列同源性达99%,仅有2个氨基酸的差异。用3对cry7Ab特异引物检测,进一步证实该菌株携带有cry7Ab基因。

苏云金芽孢杆菌猝倒亚种Cry1 Aa13基因的克隆及序列分析

根据GenBank中Cry1A类基因序列设计一对特异性引物,以苏云金芽孢杆菌猝倒亚种质粒DNA为模板,应用PCR扩增技术得到一大小约为3.6kb的DNA片段(Cry1Aa13).通过引物步行法测定该片段长3598bp,其中开放阅读框(ORF)长3540bp,编码1180个氨基酸,分子量为133.49kD,等电点pI=5.0.序列比较表明该基因与Cry1Aa类基因高度同源(达95%以上),该基因已在GenBank中登录,登录号为AF510713,并被Btδ 内毒素基因国际命名委员会正式命名为Cry1Aa13.

苏云金杆菌营养期蛋白杀虫活性及Vip3A-LS1基因克隆

对营养期高活性杀虫菌株进行筛选,得到高效菌株BtLS1,对其营养期杀虫蛋白活性及发酵特性进行了系统研究,克隆了该菌株的vip3A新基因。测定了31株vip3A基因阳性菌株营养期杀虫蛋白的活性,发现BtLS1和BtLS8菌株对甜菜夜蛾Spodopteraexigua生长的抑制作用明显高于其他菌株。进一步研究表明,BtLS1菌株营养期杀虫蛋白对初孵和2龄甜菜夜蛾幼虫的体重增长抑制率分别为95.3%±2.1%和90.7%±6.6%;对棉铃虫Helicoverpaarmigera初孵幼虫的校正死亡率为22.1%,对2龄幼虫的体重增长抑制率为78.7%±6.6%。发酵液中以胞内可溶性物质为主。设计vip3A全长基因特异引物PCR扩增,插入质粒pBluescriptSK(+),克隆测序证实该菌株中存在vip3A新基因,命名为Vip3A-LS1,GenBank登录号为DQ016968。按该序列推断的蛋白与同类蛋白的8个氨基酸之间存在差异。

苏云金杆菌HD-73杀虫蛋白的纯化及其多克隆抗体的制备

苏云金杆菌HD73伴胞晶体混合物经碱溶解、酸沉淀及胰蛋白酶消化处理、硫酸铵分级分离、葡聚糖凝胶过滤纯化,获得分子量为67kDa的多肽。生物测定显示该多肽对棉铃虫有毒杀作用,证明此多肽即为Bt毒蛋白。以此为抗原免疫兔子,获得抗血清。进一步分离纯化,得Bt毒蛋白的多克隆抗体。为建立免疫测定法检测转Bt基因植物中Bt毒蛋白含量奠定了基础。

苏云金芽孢杆菌cry1I基因沉默的研究

分析了苏云金芽孢杆菌(Bt)cry1和cry1Ⅰ基因的保守区,在cry1类基因的下游和cry1Ⅰ基因的上游设计了一对通用引物,用于检测cry1Ⅰ与cry1类基因的连锁现象,从鉴定的142株Bt分离株中,PCR扩增发现71株出现约1.4kb的阳性带,说明这一现象广泛存在于Bt菌株中,在此基础上用pGEM-T Easy载体克隆了菌株Bt07和J8中的连锁序列,序列分析表明,Bt07中是cry1Ⅰ基因与cry1Db基因连锁,间隔区为504bp;J8中是cry1Ⅰa基因与cry1Ac基因连锁,间隔区为506bp.进一步比较间隔区序列,同源性达93.7％,同时含有多个原核生物终止序列,且未发现启动子序列,揭示了这两个菌株中cry1Ⅰ基因沉默的成因。

苏云金芽孢杆菌Cry1Ac杀虫晶体蛋白及其分子设计

cry1Ac编码的杀虫晶体蛋白是苏云金芽孢杆菌(Bt)产生的多种杀虫晶体蛋白中对鳞翅目昆虫有很高毒性的蛋白。第一个Cry1Ac杀虫晶体蛋白最早在库斯塔克亚种HD73中以伴胞晶体形式分离获得,其编码区为3534bp,编码蛋白分子量为133kD,含1178个氨基酸,等电点为4.84。自此以来,Cry1Ac杀虫晶体蛋白结构、功能以及应用研究一直是Bt杀虫晶体蛋白研究的重要方向。本文介绍了苏云金芽孢杆菌中应用最广泛的Cry1Ac杀虫晶体蛋白家族的结构、功能及其基因分类,并进一步就基于苏云金芽孢杆菌Cry1Ac杀虫晶体蛋白的基因工程研究做了分析,提出了持续利用BtCry1Ac杀虫晶体蛋白的一些见解。