Bt伴胞晶体毒蛋白的结构、功能和应用

《Bt伴胞晶体毒蛋白的结构、功能和应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、Bt伴胞晶体毒蛋白的结构、功能和应用湖南师范大学生命科学学院微生物分子生物学省部共建国家重点实验室培育基地丁学知教授苏云金芽胞杆菌(Bacillusthuringiensis,Bt)是一种分布广泛的革兰氏阳性细菌（G+）,其突出特征是在芽孢内可产生菱形或方形的伴胞晶体(Parasoralcrystal),被称为δ-内毒素,或杀虫晶体蛋白(InsecticidalCrystalProtein,ICP),ICP是由cry基因和cyt基因编码的。Bacillusthuringiensis(Bt)SporulatedcultureCrystal1901年，日本学者石渡首次从染病的家蚕中分离出该菌，并证

2、明它对部分鳞翅目昆虫有杀虫活性。1915年，Berliner再次发现并依其发明地点德国苏云金省而定名，于1938年在法国正式成为商品。随着人们认识的加深，现已证实，苏云金芽胞杆菌对鳞翅目、鞘翅目、双翅目、同翅目、直翅目、食毛目等10个目的500多种昆虫以及原生动物门、线形动物门、扁形动物门、疟原虫、血吸虫、瞒类等有不同程度的杀虫活性。苏云金芽胞杆菌能产生7种毒素蛋白δ-内毒素α-外毒素β-外毒素γ-外毒素不稳定外毒素水溶性毒素鼠因子外毒素CryⅠCryⅡCryⅢCryⅣCryⅤ-ⅥCytBt是世界上目前应用最广泛、最成功的微生物杀虫剂,也是公认的无公害生物农药，其优点很明显：1.对病虫害防治效

3、果好2.对人畜安全无毒3.环境风险性低4.能保持生态平衡5.不杀死害虫的天敌和益虫6.生产原料和有效成分属于天然产物目前在农田害虫、森林害虫及卫生害虫的防治中Bt己成为化学合成农药的有力替代品，Bt还是转基因抗虫工程植物重要的基因来源。而且随着研究的深入，研究者们又分离到了其对癌细胞有特异的毒杀作用而对正常细胞则无毒杀作用的菌株，进一步拓展了苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白的生物活性谱和生物学功能。但是目前也已有多种昆虫对Bt毒素产生了不同程度的抗性，一些昆虫甚至还能在转Bt基因植物上完成整个生活史。昆虫对Bt的抗性已成为阻碍Bt生物杀虫剂的持续使用和转Bt基因植物广泛种植的潜在危险。我们只有继续深

4、入研究Bt晶体毒素蛋白的结构功能和与受体的相互作用，才能逐步揭示昆虫产生复杂抗性机制的原因,才能更好更有效的利用这一机理构建高效、广谱的生物杀虫剂，利用这一宝贵的生物自然资源，显示苏云金芽胞杆菌更广阔的应用前景，可见对于Bt毒蛋白的研究具有重要的理论意义和经济价值。毒素蛋白的基本特征和分类毒素蛋白的结构和功能毒素蛋白和异源基因的克隆以及工程菌的构建毒素蛋白与昆虫的作用机制苏云金芽胞杆菌蛋白质组学研究本实验室主要研究内容：编码杀虫晶体蛋白的基因在苏云金芽胞杆菌表达产生的Bt杀虫晶体蛋白，以一种前体的形式存在于菌体内，称为原毒素(Protoxin)，能自发形成伴胞晶体。晶体的形成可能在一定程度上防

5、止了杀虫蛋白在环境中的降解。不同种类的杀虫晶体蛋白可以存在于同一块伴胞晶体中。这些伴胞晶体通常有一定的几何形状，一般规律是Cry1类型形成双锥形的晶体；Cry2类型一般形成立方型的晶体；Cry3基本上形成菱形的晶体；其他种类的杀虫蛋白还可形成其他的晶体形状，如卵形、等。1.毒素蛋白的基本特征和分类1.1毒素蛋白的基本特征米粒状晶体B.thuringiensisYBT-15181.1毒素蛋白的基本特征球形晶体B.thuringiensisM15菱形晶体1989年Hofte和Whiteley根据晶体蛋白的氨基酸序列和杀虫谱的不同，将已经发表的42种晶体蛋白分为5群14亚类。其中具有溶血溶细胞作用的

6、27kDa晶体蛋白基因被命名为cyt基因，其他只有杀虫活性的13亚类命名cry基因。cry基因可划分四群，即cryI为鳞翅目特异性，cryⅡ为鳞翅目和双翅目特异性，cryⅢ为鞘翅目特异性，cryIV双翅目特异性。1.2毒素蛋白的分类由于当时发现的基因数目少，彼此之间有明显的差异，因此各个基因的分类地位比较明确，从而使得Hofte和Whiteley的分类系统被广泛的接受和采用。近年来，不断发现的杀虫晶体蛋白及其基因使得原先分类系统中的氨基酸序列与杀虫活性间产生了不协调性，而且随着新基因的发现，这种分类方法越来越不能满足这两个条件，使得分类难以确定。截止2007年4月2日,这些基因按其核苷酸序列的

7、同源性已被分为cry1-cry51、cyt1、cyt2共53类,396种,cry基因372种,cyt基因24种。1.2毒素蛋白的分类鉴于这一分类系统在同源性和杀虫谱之存在冲突，1995年,在国际无脊椎病理学会年会上成立的由N.Crickmore等组成的杀虫晶体蛋白基因命名委员会提出只根据氨基酸序列的同源性进行分类。这个系统利用计算机比较晶体蛋白氨基酸序列的同源性，以45%、78%和95%为界，将基