苏云金芽孢杆菌及其在害虫防治上的应用综述

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1、2002年3月连云港师范高等专科学校学报March,2002第1期JournalofLianyungangTeachersCollegeNo.1文章编号:1009-7740(2002)01-0012-06苏云金芽孢杆菌及其在害虫防治上的应用(综述)姚　江(连云港师范高等专科学校生物系,江苏连云港222006)摘　要:苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis,简称Bt)自1901年发现以来,一直在微生物学、昆虫学和生物化学等方面受到研究者的关注。由于Bt能形成对许多昆虫具特异性毒力的杀虫蛋白

2、,因此从1959年开始Bt已被制成杀虫剂防治鳞翅目害虫。近10年来,随着分子生物学和遗传工程技术的成熟和发展,使人们增加了有关晶体形成的分子生物学知识。Bt的杀虫活性主要是其能产生含有杀虫晶体蛋白(ICPs)的伴孢晶体。一些杀虫蛋白基因(又称cry基因)已经成功用于转基因抗虫植物中。本文将从Bt微生物学、Bt制剂在害虫防治中以及Btcry基因在转基因抗虫植物中的应用等方面作一综述。关键词:苏云金芽孢杆菌;杀虫蛋白;害虫防治中图分类号:Q939.124　　　　　　　　文献标识码:A　　苏云金芽孢杆菌(Baci

3、llusthuringiensis,简称Bt)是一类包括Gonzalez通过质粒消除和接合转移试验证明了编码杀虫晶体蛋[8]许多亚种并对多种昆虫具有高毒力的产晶体芽孢杆菌。自二白的δ-内毒素基因定位于质粒上。现已证明编码苏云金芽十世纪初被发现以来,在害虫的防治中发挥了巨大的作用,是孢杆菌杀虫晶体蛋白基因多数定位于40～200MDa质粒上,少[9]近年来研究最深入、开发最快速、应用最广泛的微生物杀虫剂。数定位在染色体上,如wuhanensis亚种等。尤其是二十世纪八十年代以来,随着分子生物学理论及其技术198

4、1年美国的Schnepf和Whiteley克隆了苏云金芽孢杆菌的成熟和发展,对Bt的相关研究(如杀虫蛋白基因的分离克的第一个(-内毒素基因10),并于1985年发表了它的核苷酸隆、结构功能、诱变改造及其应用等方面)更加广泛而深入,人序列,1989年该基因命名为cryIA(a),即新命名系统中的[10]们可以用基因工程的方法将克隆的cry基因进行遗传改良,构cry1Aa1,伴随着基因工程技术的广泛应用,Bt研究步入分子建不同功能的遗传工程微生物或培育抗虫植物新品种,从而给生物学时代。传统的植物病虫害生物防治注

5、入了新的活力,显示了苏云金芽2　苏云金芽孢杆菌的生物学特性孢杆菌更加广阔的应用前景。苏云金芽孢杆菌是一种分布极广的、在其生活史中能形成1　苏云金芽孢杆菌的研究历史芽孢和产生伴胞晶体的革兰氏阳性细菌,在《伯杰氏细菌鉴定苏云金芽孢杆菌的研究可以追溯到二十世纪初,1901年日本手册》第九版中归属为第二类第十八群,芽孢杆菌属的一个种。学者S.Ishiwata第一次报道了他从患猝倒病死亡的家蚕体内分离它形成芽孢的过程中,在菌体内的一端或两端形成一个或多个到一种杆状细菌即苏云金芽孢杆菌猝倒亚种(Bacillusthur

6、ingiensis形状一致或不同的伴孢晶体(parasporalcrystal)。这种伴孢晶体subsp.sotto),它的发现成为苏云金芽孢杆菌研究的起点。的主要成分是具有杀虫活性的蛋白质,故又称为杀虫晶体蛋白1911年Berliner在《粮食杂志》上报道了从德国苏云金省(InsecticidalCrystalProteins,简称ICPs)或δ-内毒素(delta-endo2(Thüringen)染病的地中海粉螟(AnagastakühniellaZeller)中分离toxin)。Bt的杀虫活性完全或主

7、要来自伴胞晶体。出一种杆菌,并定名为苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensisn.3　苏云金芽孢杆菌的分类地位[1]sp.),后来该菌不幸失传。1927年Mattes再次从地中海粉螟自1901年首次被分离以来,苏云金芽孢杆菌的分类地位中分离出类似的杆菌,并沿用了苏云金芽孢杆菌名称,这就是一直存在许多争论,其主要原因就在于该菌与其近缘种-蜡状现在的模式种苏云金亚种Mattes或“Berliner”菌株(B.thuringien2芽孢杆菌(Bacilluscereus,简称Bc)在形态学及生理生

8、化特征上sissubsp.thuringiensisMattesorBerliner)。的广泛相似性,主要区别仅限于苏云金芽孢杆菌在形成芽孢的Hannay(1953)第一次发现苏云金杆菌的杀虫活性与伴孢晶同时,还形成对昆虫有毒性的晶体。有相当多的证据表明Bt[2]体有关。随后,Hannay和Fitz-James(1955)证实,伴孢晶体是和Bc应是同一个种。传统分类所用的经典生化形态学方法已[3]一种蛋白质。Du