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苏云金素合成基因簇的初步定位及苏云金素与杀虫晶体蛋白的协同作用

董纯明  
【摘要】: 苏云金素(thuringiensin)是由苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)某些菌株产生的一种热稳定的外毒素,它是一种核苷类似物,分子量701,它的作用机制是通过和ATP竞争酶的结合位点,从而抑制DNA依赖性RNA聚合酶的活性,所以具有广谱的杀虫活性。并且,苏云金素的毒性远低于大多数化学农药的毒性,所以它具有被开发成为广谱杀虫剂的潜力。 本文第一部分,为了研究苏云金芽胞杆菌内生质粒对苏云金素产量的影响,以苏云金素高产菌株CT-43及其突变株CT-43-1c,CT-43-5,CT-43-7,CT-43-55,CT-43-62为材料,系统分析了他们的质粒图谱和杀虫晶体蛋白组成,同时通过高效液相色谱(HPLC)分析了他们苏云金素的产量;并对菌株CT-43高产苏云金素的突变株CT-43-1c进行了质粒消除,构建了一株苏云金素缺失突变株F-15,通过脉冲电泳(PFGE)分析了突变株F-15与菌株CT-43及CT-43-1c质粒图谱之间的差异,并利用高效液相色谱分析了三者苏云金素的产量;同时对突变株F-15的生物学特定进行了研究。结果表明,在菌株CT-43及其突变株中,凡是具有cry1B基因(编码140kDa的杀虫晶体蛋白)的菌株CT-43,CT-43-1c,CT-43-7,都高产苏云金素:而不具有cry1B基因的菌株CT-43-5,CT-43-55,CT-43-62的苏云金素产量约为高产菌株的1/50。同时,分析脉冲图谱发现突变株F-15与CT-43和CT-43-1c相比,分别丢失了3个和2个质粒;PCR、SDS-PAGE和HPLC结果显示,突变株F-15由于缺失了由cry1B基因编码的140kDa的杀虫晶体蛋白,而成为不产苏云金素的无晶体突变株;同时三者质粒图谱之间的差异也暗示了,苏云金素的产生和cry1B基因所在的质粒直接相关,这为苏云金素基因簇的克隆提供了理论依据并提供了良好的克隆受体。 本文的第二部分,以棉铃虫(H.armigera)和甜菜夜蛾(S.exigua)为靶标,用饲料染毒法,测定了苏云金素和四种纯化后的杀虫晶体蛋白(Insecticidal Crysta Proteins,ICPs)之间的协同增效作用。结果表明,当以棉铃虫为靶标时,cry1Aa,cry1Ac,cry1B和cry1C与苏云金素分别按质量比14.1:1;1.2:1;27.0:1:6.8:1混合时协同增效作用最强,分别增效66%,58%,85%和76%,同时,cry1Aa和cry1Ac与苏云金素混用后的LT_(50)比对应的杀虫蛋白单剂的LT_(50)分别缩短12.81小时和9.16小时;以甜菜夜蛾为靶标时,cry1Aa,cry1Ac,cry1B和cry1C与苏云金素分别按质量比246.2:1;15.3:1;246.2:1;6.1:1混合时协同增效作用最强,分别增效281%,47%,147%和26%,而cry1C与苏云金素混用后的LT-(50)比cry1C的LT-(50)缩短11.52小时。这为苏云金素与杀虫晶体蛋白复配后,提高杀虫效果和加速害虫死亡提供了依据。


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