苏云金芽孢杆菌cry1aa和cry1ca结构域交换对晶体形态和杀虫活性影响

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1、!"卷"期微生物学报!（""）：&$"’&%%#$$"年%#月!日!"#$%&"’()&(*(+&"$,&-&"$!()*)+,)-#$$"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!苏云金芽孢杆菌!"#$%&和!"#$!&结构域交换对晶体形态和杀虫活性影响%，#%%，#%"郭青云，蔡全信，韩蓓，袁志明（%中国科学院武汉病毒研究所武汉!.$$/%）（#中国科学院研究生院北京%$$$.&）摘要：通过体外重组的方法，实现了苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白J-:%K6和J-:%J6的功能性结

2、构域!、"和#的互换，得到了"株苏云金杆菌重组菌株L14KJJ，L14KKJ，L14KJK，L14JKK，L14JJK和L14JKJ。M(M4NKO8和P)Q?)->,2D?分析表明，重组菌株L14JKK和L14JJK能表达产生%.0R(6左右的杂交晶体蛋白J-:%JKK和J-:%JJK，但其蛋白表达量较野生型J-:%K6和J-:%J6低。用牛胰蛋白酶对杂交晶体蛋白J-:%JKK、J-:%JJK及野生型J-:%K6和J-:%J6进行消化，证明所有晶体蛋白都能产生"0R(6的活性毒素。电镜观察发现，野生菌株L14J-:%K6和L14J-:%J6形成典型的菱形晶

3、体，而重组菌株L14JJK和L14JKK则形成球形或颗粒状杂交晶体。纯化晶体的生物测定显示，杂交晶体蛋白J-:%JKK和J-:%JJK对甜菜夜蛾的毒力比野生型晶体蛋白降低.’0倍，对棉铃虫的毒力比野生型晶体蛋白降低了%&$’#"$倍。研究结果表明，苏云金杆菌晶体蛋白不同结构域的相互作用会影响杂交晶体蛋白的表达、晶体形态和杀虫活性。关键词：苏云金芽孢杆菌；J-:%K6；J-:%J6；结构域交换；生物测定中图分类号：S/3文献标识码：K文章编号：$$$%4"#$&（#$$"）$"4$&$"4$"苏云金芽孢杆菌（!"#$%%&’()&*$+,$-+’$’）在芽孢个

4、折叠片组成，在某些情况下结构域#是决定毒%4［#，.］形成过程中，会产生由一种或几种杀虫晶体蛋白杀专一性的一个重要因素。但有关J-:晶体蛋（9>Q)*?9*9T62*-:Q?62=-D?)9>Q，UJNQ）组成的伴孢晶体。白结构和功能间的关系还有待进一步研究。敏感昆虫吞食芽孢V晶体混合物后，晶体蛋白在中肠晶体蛋白的体外重组实验表明，交换结构域#碱性环境及一系列蛋白酶的作用下，原毒素降解为可引起毒素蛋白同靶昆虫的特异性受体结合特性和［!］"$’"0R(6的激活毒素，然后结合到中肠上皮细胞杀虫专一性的改变。通过J-:%86与J-:%J6结构的特异性位点上使细胞膜

5、形成微孔而改变细胞的渗域#交换所产生的杂交晶体蛋白J-:%（88K）获得透性，最后细胞裂解而导致虫体死亡。J-:类蛋白了对甜菜夜蛾的杀虫活性；但J-:%L6和J-:%J6结构对目标昆虫具有高度特异性杀虫活性，这一特异性域#交换后获得的杂交晶体J-:（%LLJ）则对甜菜夜在很大程度上是由激活毒素与昆虫中肠上皮细胞上蛾无毒或低毒；对甜菜夜蛾和烟草天蛾有毒的［%］的毒素受体特异性结合决定的。J-:%(6和J-:%J6交换结构域#后的杂交晶体J-:%［0，"］通过W4-6:衍射对.种杀虫晶体蛋白J-:%K6，（((J）失去了对两种昆虫的毒杀活性。另外，研J-:.K和

6、J:?#K的三维结构进行了分析。同J:?#K究表明不同晶体蛋白结构域!的交换不仅影响膜穿相比，J-:%K6和J-:.K拥有相似的.个结构域孔的形成和膜的渗透性，影响毒素大小和稳定性，甚［/］（TD+69>）：结构域!包括X4端约#$$多个氨基酸，由至导致杂交晶体蛋白杀虫活性的丧失。/个$4螺旋组成，负责毒素插入到昆虫中肠上皮细随着苏云金杆菌杀虫剂的广泛应用和大量L?胞微绒膜上和随后微孔的形成；结构域"主要由.转基因植物的出现，已发现一些害虫（如小菜蛾）对［#］个反向平行的%4折叠片构成，该结构域可以和昆虫L?毒素产生了抗性。所以有必要筛选出新的杀中肠刷状缘纹

7、膜上的毒素受体相互作用，从而决定虫晶体毒素，或通过现代分子生物学技术构建出具毒素的毒杀专一性；结构域#位于J4端，主要由#有特异性杀虫活性的杂交晶体以延缓昆虫抗性的产基金项目：国家自然科学基金（.$#/$/00，.$!/$$./）"通讯作者。1)2：3"4#/43/%&3%&0；567：3"4#/43/%&3%#$；84+692：:;+<=)>?9@+ABC9DEA6*A*>作者简介：郭青云（%&/&F），女，河南社旗县人，硕士生，主要从事微生物分子生物学研究。84+692：G9>H:@>"%#<%".I*D+收稿日期：#$$"4$#4#$；接受日期：#$$

8、"4$!4$"；修回日期：#$$"4$"4#3郭青云