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苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt),是一种革兰氏阳性菌,能够在芽胞期产生伴胞晶体蛋白。由于其具有对非靶标害虫无毒无害、对环境安全等特点,已经广泛应用于双翅目、鳞翅目和鞘翅目害虫的防治。随着转Bt作物的大面积种植,害虫的抗性问题日益严重,蛋白之间的协同增效有助于此问题的解决。本论文围绕Cry9Aa蛋白的可溶性改造、最小活性区、纯化最优条件的筛选、寡聚化的影响、Cry9Aa蛋白和Vip3Aa蛋白N端酶切断裂点分析,以及它们之间的增效机理等方面进行了研究。 cry9Aa3基因,是本实验室克隆,对多种鳞翅目害虫有较高活性,Cry9Aa蛋白在Bt无晶体突变体中不表达,而在大肠杆菌中主要是以包涵体的形式存在,上清中表达量极低。本研究通过两个途径对该蛋白进行了改造:(一)通过 BP和RecA重组将Cry9Aa的核心区和Cry1Ac的C末端所对应的基因片段融合,构建融合基因 cry9AaAc,转入 HD73无晶体突变株,镜检阳性克隆菌株,无晶体产生,SDS-PAGE分析菌株总蛋白,未检测到目标蛋白;(二)根据Cry9Aa蛋白信息学分析结果设计了11个截短位点,SDS-PAGE分析各截短蛋白上清表达量,发现Cry9Aa3-1~654、Cry9Aa3-1~655蛋白上清表达量显著提高。 通过Cry9Aa各截短蛋白对小菜蛾和亚洲玉米螟的活性分析,发现Cry9Aa对小菜蛾和亚洲亚洲玉米螟的最小活性区相同,均位于45I和654V之间。 通过研究Binding buffer中咪唑和NaCl浓度对Cry9Aa蛋白纯化的影响,最终筛选出咪唑浓度为50 mmol/L,NaCl浓度为500 mmol/L为最优纯化条件。通过研究不同pH值、NaCl浓度与Cry9Aa蛋白寡聚化之间的关系,明确了高pH值和NaCl浓度能够抑制该蛋白的寡聚化,通过研究DTT对寡聚化的影响,确定了该蛋白的寡聚化是由分子间二硫键介导的,从而筛选出此蛋白单体稳定存在的条件是缓冲液必须有1 mmol/L的DTT存在。 通过Cry9Aa和Vip3Aa蛋白对胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和水稻二化螟的中肠液的消化试验,发现Cry9Aa蛋白消化后有约60 kDa片段产生,Vip3Aa蛋白有约62 kDa片段产生。通过N端测序和质谱技术,得出Cry9Aa蛋白的酶切片段的N端断裂点位于23K与24Y之间,Vip3Aa蛋白的酶切片段的N端断裂点位于39K与40T之间。 通过两种蛋白对水稻二化螟的生测,验证了纯化的Cry9Aa和Vip3Aa蛋白的组合对水稻二化螟的增效作用高达35.7。通过配体垂钓初步分析了它们的受体,发现它们都有相同的受体氨肽酶,也存在其它不同的结合蛋白。