苏云金芽孢杆菌vip3A基因的检测及保守性分析

Vip3A蛋白是苏云金芽孢杆菌 (Bacillusthuringiensis,Bt)在营养期分泌的一类新型杀虫蛋白。用PCR方法从 114个Bt菌株和 4 1个Bt标准菌株中筛选到 39株即约 2 5 %的菌株含有vip3A基因。利用所制备的Vip3A蛋白的多克隆抗体对以上含有vip3A基因的Bt菌株进行Western印迹分析 ,发现多数PCR反应为阳性的菌株都产生 89kD大小的蛋白 ,其中有 4株没有Vip3A蛋白的表达。从以上菌株中挑选 2个对夜蛾科害虫具有较高和较低毒力的菌株 ,即S10 1和 6 11,并分别进行vip3A基因的克隆和测序 ,再与GenBank上所登录的其它 6个全长vip3A基因和 2个已报道的但未登录GenBank的vip3A基因进行核苷酸和氨基酸序列比较 ,结果表明 ,vip3A是一个极其保守的基因。将以上所克隆的 2个vip3A基因即vip3A S10 1和vip3A 6 11分别插入表达载体pQE30构建了表达质粒pOTP S10 1和pOTP 6 11,转化到大肠杆菌M15 ,经 1mmol LIPTG诱导后均表达 89kD大小的Vip3A蛋白。蛋白可溶性试验表明 ,Vip3A S10 1和Vip3A 6 11分别有 4 8%和 35 %的蛋白是可溶的。将Vip3A S10 1和Vip3A 6 11蛋白和已报道的Vip3A S184蛋白对初孵斜纹夜蛾 (Spodopteralitura)幼虫进行生物测定 ,结果表明 ,3个Vip3A蛋白对斜纹夜蛾幼虫毒力没有显著性差异 ,这说明了Vip3A个别氨基酸的?

转cry1Ab/vip3H基因水稻对非靶标害虫褐飞虱连续多代生长发育与繁殖的影响

实验室条件下,转cry1Ab/vip3H基因水稻G6H1对褐飞虱Nilaparvata lugens生长发育与繁殖的继代效应评价结果表明,不论是在苗期或是成株期,在各水稻品种上连续饲喂褐飞虱4代后,该虫各代的生长发育和繁殖参数都没有受到水稻品种的显著影响,即不论是在第1代、第2代还是第4代,取食G6H1与取食其非转基因亲本Xiushui 110相比,褐飞虱若虫的发育时间、成虫寿命和产卵量都没有显著差异。同时,2008年和2009年的田间调查结果表明,G6H1和Xiushui 110稻田间褐飞虱的若虫、成虫和成若虫总密度均无显著差异。

营养期杀虫蛋白Vip3类转基因抗虫作物的研发进展

苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)产生的营养期杀虫蛋白Vip3是由5个结构域组成的四聚体,其N-端主要控制结构的稳定,C-端为潜在的特异性受体结合域,共有14个模式样本,超过110种蛋白。与晶体蛋白(crystal proteins, Cry蛋白)一样,Vip3经蛋白酶消化后的杀虫活性物质主要作用于昆虫的中肠组织,可通过与特异性受体的结合引起肠道穿孔或细胞溶解,从而导致昆虫死亡。由于Vip3与Cry蛋白具有不同的杀虫机制和很强的杀虫谱互补性,国内外多采取这2类基因叠加的策略来研发新型转基因抗虫作物。Vip3Aa转基因玉米和棉花已经在美国和巴西等国家商业化种植,成为治理草地贪夜蛾等靶标害虫对Cry蛋白产生抗性的主要手段。实验室的选择压汰选表明,多种靶标害虫也可对Vip3产生较高的抗性,田间监测已证实其抗性的存在。因此,对靶标害虫的抗性监测与治理对Vip3类转基因抗虫作物产业化具有重要意义。

苏云金杆菌营养期杀虫蛋白基因vip3A的检测与杀虫活性测定

为获取高活性的野生Bt菌株,对从土壤中分离的99株Bt菌株进行了营养期杀虫蛋白的分子鉴定和生物活性测定。根据已知的vip3 A基因序列设计1对特异性引物,进行PCR鉴定,55株扩增得到1.2 kb的目的片段。对31株阳性菌株的营养期杀虫蛋白活性进行了初步测定,结果显示,Bt LS1和LS8菌株毒力最高,2菌株对2龄甜菜夜蛾的体重抑制率分别为91.14%和93.59%。选取Bt LS1和LS8菌株进行胞内外营养期蛋白杀虫活性测定,发现Bt LS1和LS8菌株对初孵甜菜夜蛾体重抑制率分别为45.1%和43.2%,对初孵棉铃虫的校正死亡率分别为(22.1±1.4)%和(55.3±3.7)%,对2龄棉铃虫的体重抑制率分别为(78.7±6.6)%和(50.4±2.4)%。

转cry1Ab/vip3H+epsps基因粳稻对非靶标害虫稻叶蝉田间种群的影响

转基因作物可能带来的风险之一是对非靶标生物尤其是非靶标植食者产生潜在的影响。本研究采用吸虫器取样法,通过在浙江长兴2地点3年的试验评价了新型抗虫/耐除草剂转cry1Ab/vip3H+epsps基因粳稻(G6H1)及其亲本对照(秀水110,XS110)对稻叶蝉田间种群动态的影响。结果表明:叶蝉类主要有黑尾叶蝉Nephotettix cincticeps(Uhler)、二点叶蝉Cicadula fascifrons(Stl)和电光叶蝉Deltocephalus dorsalis Motschulsky组成,其中黑尾叶蝉是优势种。虽然3种叶蝉的种群密度随着地点和年份的不同有所不同,但是转基因水稻对3种叶蝉种群密度的年度变化均没有显著性影响。少数年份,黑尾叶蝉成虫、若虫及其两者总密度的时间动态在转基因水稻和对照田之间存在差异,大多数年份,趋势一致且无显著差异(P>0.05)。另外,二点叶蝉和电光叶蝉种群的时间动态在转基因水稻和对照田之间也相似。综合评价认为,本供试转基因水稻品系G6H1对稻田稻叶蝉种群无明显的负面影响。

苏云金芽孢杆菌vip3A基因的鉴定、克隆及活性分析

【目的】鉴定我国自行分离的苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)菌株中vip3A基因的分布和基因型,从其中对鳞翅目幼虫表现高毒力的Bt菌株中克隆vip3Aa基因。【方法】利用PCR-RFLP方法确定vip3A基因的分布和鉴定基因型,利用PCR方法克隆vip3A全长基因。【结果】171株野生型Bt菌株中共鉴定出63株含有vip3A基因,均与vip3Aa1类基因相似。从TF9和Bt16菌株中克隆得到2个vip3Aa基因,分别构建了携带vip3Aa基因的表达载体p30vip-26和p30vip-27,SDS-PAGE和Western Blot分析表明,IPTG诱导后均可表达88 kDa左右的Vip3A蛋白,蛋白可溶性分析表明约10%可溶。这两种基因序列已被国际Bt基因命名委员会分别正式命名为vip3Aa26和vip3Aa27。生物测定结果显示,Vip3Aa27蛋白对粉纹夜蛾(Trichoplusia ni)、甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)和棉铃虫(Helicoverpa armigera)3种重要鳞翅目害虫初孵幼虫的毒力较高,LC50值分别为0.125μg/mL,0.238μg/mL和9.238μg/mL。而Vip3Aa26蛋白仅对粉纹夜蛾有活性,LC50值为4.423μg/mL。【结论】本研究中的Vip3Aa27蛋白对粉纹夜蛾、甜菜夜蛾和棉铃虫幼虫均能表现高杀虫活性,而Vip3Aa26蛋白仅对粉纹夜蛾幼虫有活性,实验结果表明Vip3A蛋白个别氨基酸的变化对其杀虫活性影响很大。

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。

转cry2Ab4和vip3Aa11基因烟草对小地老虎杀虫效果研究

小地老虎严重危害农业生产,通过转基因技术提高作物对小地老虎的杀虫效果是一条切实可行的途径。cry2Ab4和vip3Aa11是从苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)中克隆到的两个杀虫基因。分别构建了pCS2Ab和pCSvip3A两种植物表达载体,利用农杆菌介导法转化烟草(Nicotiana tabacum L.)NC89,并得到32株和35株阳性转基因植株。通过对其进行RT-PCR分析、Western杂交分子检测证实两种外源基因在烟草植株中可以正常表达。人工饲喂初龄小地老虎幼虫,对两种转基因植株进行生物活性检测,结果显示饲喂转基因叶片的小地老虎幼虫死亡率在82%以上,抗虫能力比对照显著提高,转vip3A植株抗虫效果优于转cry2Ab植株。

转Vip3Aa基因的球孢白僵菌工程菌的构建及其对马尾松毛虫毒力的增效作用

根据苏云金杆菌营养期杀虫蛋白基因Vip3Aa序列设计全基因扩增引物,并在引物两端添加合适的酶切位点进行PCR扩增,纯化的PCR产物和载体pbarGPE1分别经Xho I和EcoR I双酶切、连接,构建真菌表达载体pbarGPE1-vip3Aa。将构建好的质粒经Sca I酶切线性化后,利用芽生孢子转化法转入昆虫病原真菌球孢白僵菌Bb13菌株内,得到白僵菌工程菌株Bb13V。RT-PCR结果证明Vip3Aa在工程菌株中已得到成功转录。在室内恒温25℃条件下,用喂食、喷雾以及两者相结合的方法,分别测定1×10^5、1×10^6、1×10^7、1×10^8和2×10^8孢子.mL^-1 5个不同孢子浓度下原始菌株和工程菌株对二龄马尾松毛虫的毒力。结果表明,在前4种不同浓度的处理条件下,采取3种不同的处理方式,工程菌株均比喷雾处理的原始菌株致死率提高30%以上;喷雾处理的毒力提高33.6-62.1倍;喂食处理的致死率均高于喷雾处理。在1×108孢子.mL^-1浓度下,喂食处理的致死率显著高于喷雾处理,致死中时缩短6.89 d。因此,Vip3Aa基因在转入白僵菌后得到了表达,从而赋予白僵菌可观的胃毒作用,使得工程菌对松毛虫的毒力明显增强。

Vip3A基因植物表达载体的构建及其对烟草的遗传转化

为了研究Vip3A基因在转基因抗虫植物中的应用,利用PCR技术克隆了苏云金芽孢杆菌的Vip3A基因和烟草的EF1α启动子,以pBI121质粒为基本载体,构建了分别由组成型CaMV35S启动子和花特异表达的EF1α启动子驱动Vip3A基因的植物表达载体pBIVip3A和pBIEFVip3A,并通过农杆菌介导的方法对烟草进行了遗传转化。经PCR检测,外源基因已整合到烟草基因组中。

转新型抗虫基因Vip3A棉花新种质的创制

该研究构建植物表达载体pBin438-Vip3A,通过农杆菌介导法转化棉花品种‘冀合713’,将新型抗虫基因Vip3A导入到棉花植株,创制对棉铃虫抗性的转基因棉花新种质。结果表明:(1)PCR检测Vip3A基因已经导入到棉花基因组中且能够稳定遗传。(2)室内抗虫性鉴定表明,与对照相比转基因植株对棉铃虫的抗性显著提高,并获得2株高抗和3株抗棉铃虫的转Vip3A基因株系。(3)Southern blotting结果显示,转基因株系BV01为单拷贝。(4)Elisa检测表明,外源Vip3A基因在BV01的根、茎、叶、花、种子中都有表达,在叶片中的Vip3A蛋白表达为苗期>蕾期>花期>铃期>吐絮期。该研究创制了新型抗虫转基因棉花材料,为培育棉花新型抗虫品种提供了种质资源。

新型vip3Aa基因的克隆表达及活性分析

采用vip通用引物对苏云金芽胞杆菌TB22-5菌株中的vip基因进行鉴定,克隆得到一个vip3Aa型基因片段。通过生物信息学分析,设计并合成全长引物对vip3Aa型基因完整序列进行扩增,再转入原核表达载体pET-28a,并在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,最后对表达蛋白进行杀虫活性分析。序列分析结果表明,此基因序列总长为2370 bp,预测其编码蛋白由790个氨基酸组成,分子量约为88.5 ku;该预测蛋白质与已报道的Vip3Aa9蛋白序列存在最高的同源性,约为99.1%,该基因被正式命名为vip3Aa66。生物活性分析结果表明,Vip3Aa66蛋白对鳞翅目甜菜夜蛾幼虫具有显著的杀虫活性,其LC50为23.75μg/mL,对鳞翅目的棉铃虫幼虫活性较低,其LC50为243.87μg/mL。vip3Aa66基因可作为一个新的vip基因资源在棉铃虫和甜菜夜蛾的生物防治中应用。

苏云金芽孢杆菌营养期杀虫蛋白VIP3研究进展

营养期杀虫蛋白(vegetative insectcidal protein,VIP)是由苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis,Bt)在营养生长指数中期至稳定期期间分泌产生的一类新型杀虫因子,分为VIP1、VIP2和VIP3三种,以VIP3的研究最为深入。VIP3A对鳞翅目害虫具广谱杀虫活性,可作用于敏感昆虫中肠上皮细胞刷状缘膜囊致离子通道的形成,杀虫活性达纳克级水平。利用BtICPs不同启动子与vip3基因重组可提高VIP3蛋白的表达量和稳定性。转vip3基因植物也已有构建成功的报道。本文从VIP3的类型和杀虫活性、作用机理、vip3基因的定位和分离、vip3基因重组和转vip3基因植物等方面详细介绍了VIP3近十年来的研究进展。

Bt营养期杀虫蛋白Vip3及其作用受体的研究进展

营养期杀虫蛋白Vip3是苏云金芽胞杆菌在对数生长中期开始分泌表达的一类对鳞翅目害虫具有广谱杀虫活性的蛋白质,它与已知的杀虫晶体蛋白相似性很低。本文主要从vip3基因的挖掘,Vip3蛋白的特性、作用受体及其应用等方面作简要综述。

转新型抗虫基因Vip3A棉花的获得及抗虫性鉴定

为获得新型抗棉铃虫棉花种质材料,利用农杆菌介导法获得新型抗虫基因Vip3A的转化植株,通过卡那霉素、PCR、ELISA鉴定和筛选,并结合室内试验分析这些转基因植株分子特征和抗棉铃虫效果。结果表明,从32个转基因植株中获得22个阳性植株,根据农艺性状表现,筛选出3个转基因株系分别是BV01、BV02、BV03,其对2代棉铃虫的校正死亡率分别达到85.7%、83.2%和86.6%。研究结果可为棉花抗虫育种提供新的抗性种质材料。

苏云金芽孢杆菌新型营养期杀虫蛋白Vip3研究进展

营养期杀虫蛋白是由苏云金芽孢杆菌在营养生长对数中期至稳定期期间分泌产生的一类新型杀虫蛋白。Vip根据蛋白质序列同源性主要分为三类:Vip1、Vip2和Vip3,以Vip3的研究最为深入,Vip3对鳞翅目害虫具有很高的杀虫活性。本文就Vip3的类型和杀虫活性、作用机理、基因的定位和分离、基因重组和转Vip3基因植物等方面详细介绍Vip3近十年来的研究进展。

苏云金芽孢杆菌营养期杀虫蛋白基因的克隆、表达及杀虫活性分析

选择本实验室分离的野生型苏云金芽孢杆菌菌株WY-197为出发菌株,用全长PCR方法从此菌株中克隆了2.3kb大小的vip3A基因.DNA序列比较发现所克隆的基因vip3A-197与已知的营养期杀虫蛋白基因存在很高的同源性.将基因vip3A-197亚克隆至原核表达载体pET33b构建了原核表达质粒pEVip,转化大肠杆菌BL21,转化子经IPTG诱导后可表达88kD大小的蛋白.该蛋白对甜菜夜蛾(Spodopteraexigua)和棉铃虫(Helicoverpaarmigera)的初孵幼虫进行生物测定,结果表明,营养期杀虫蛋白vip3A-197对夜蛾科害虫具有一定的杀虫活性.

PCR-RFLP发现新型VIP3A基因的实验方法探讨

介绍了PCR-RFLP方法发现新型VIP3A基因的原理,分析了在试验操作过程中的关键点。