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苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)是目前世界上应用范围最广的杀虫微生物,其杀虫活性主要来源于芽胞形成期产生的杀虫晶体蛋白。传统的Bt菌株均存在杀虫谱窄、毒力低等缺陷,因此,通过生物技术手段构建高效广谱的Bt工程菌一直是国内外研究的热点和方向。本研究利用Bt的cry1Ac基因与核型多角体病毒的p74基因构建融合基因,并获得新型杀虫工程菌株XBU-H1Acp74。
从苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californicamulticapsid nucleopolyhedrovirus,简称AcMNPV)中提取病毒DNA,设计引物p74-F/p74-R,以病毒DNA为模版PCR扩增p74基因;从研究室保存的菌株Bt4.0718(CCTCC No.M200016)中提取质粒,设计引物Ac-F/Ac-R和Act-F/Act-R,以质粒为模版PCR分别扩增cry1Ac基因及cry1Ac基因的终止下游序列cry1Act;以pMD18-T作为大肠杆菌亚克隆载体,分别构建含有目的基因p74、cry1Ac、cry1Act的T载体pTp74、pT1Ac和pT1Act;用SmaⅠ和NcoⅠ双酶切pTp74和pT1Act,回收两个酶切片段并进行连接,构建中间载体质粒pTp74Act;再分别用Sa1Ⅰ和Bg1Ⅱ双酶切pT1Ac和中间载体pTp74Act,回收两个酶切片段并进行连接,构建中间载体质粒pT1Acp74;然后将中间载体pT1Acp74和穿梭载体pHT304分别用Sa1Ⅰ和XmaⅠ双酶切,回收两个酶切片段并进行连接,构建表达载体质粒pH1Acp74,将表达载体pH1Acp74电转化至Bt无晶体突变株XBU001,获得目的重组菌株XBU-H1Acp74。
SDS-PAGE分析显示,工程菌株XBU-H1Acp74可表达130kD的Cry1Ac蛋白和50kD的P74蛋白;原子力显微镜观察显示,工程菌株XBU-H1Acp74可产生呈菱形的晶体蛋白;生测结果显示,工程菌株XBU-H1Acp74与普通工程菌HTX-42(cry1Ac单价基因转XBU001)相比,对初孵棉铃虫在48h的LC50是47.624μg/ml,72h的LC50是29.0782μg/ml,分别低于HTX-42在48h的116.4880μg/ml和72h的90.7526μg/ml,表明P74蛋白可以协同Cry1Ac的杀虫效果。
本研究成功构建了cry1Ac基因和p74基因融合的Bt工程菌,为进一步研究和构建新型生物杀虫剂的工程菌株,研制出高效、广谱、安全的杀虫剂提供了新的技术途径。