晶胞粘连苏云金芽胞杆菌C15杀线虫毒力因子发掘与功能鉴定

作者：许园园; 余芸; 范雅静; 刘华林; 孙明; 王月莹^*

来源：生物资源, 2019, 41(04): 314-323.

DOI：10.14188/j.ajsh.2019.04.005

• 苏云金芽胞杆菌
• 晶胞粘连
• 杀虫晶体
• 线虫防控

苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)制剂作为一种高效的微生物杀虫剂,在植物病虫害防控领域有着广泛的应用。Bt制剂的主效成分为杀虫晶体和芽胞,其中,杀虫晶体的环境低持久性是Bt农药应用的重要限制因素之一。自然界中存在着一些Bt菌株,其产生的杀虫晶体位于芽胞外壁和芽胞衣之间,这种特殊的表型被称为晶胞粘连(spore-crystal association,SCA)表型。由于芽胞外壁对晶体的保护作用,SCA表型可以提升晶体抵抗不良环境因素的能力,是开发新型Bt生物囊杀虫剂的有效育种策略。本文选取对线虫具有强毒杀能力的SCA菌株C15作为研究对象。获得了C15菌株的完整基因组序列,包括一个5 637 049 bp的环状染色体和8个不同大小的环形质粒(240 314 bp到3 188 bp)。C15基因编码了5个杀虫蛋白(Cry蛋白)基因:cry21-99、cry21-67、cry21-66、cry21-46和cry-N。在Bt无晶体突变株BMB171中异源表达cry21-99基因,发现其表达产物形成菱形晶体,且对秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)和南方根结线虫(Meloidogyne incognita)均有毒杀活性。同时,还在全基因组范围内预测了Cry毒素以外的杀线虫毒力因子和次生代谢产物。此外,在C15基因组中预测了本团队已报道的苏云金芽胞杆菌幕虫亚种(B. thuringiensis serovar finitimus)菌株YBT-020 SCA表型决定因子的同源基因,缺失后突变体仍然保留稳定的SCA表型,说明C15菌株的SCA表型形成机制与YBT-020不同,该菌株代表了一种新的SCA表型形成机制。本研究为转基因作物防控线虫提供了新的遗传资源,也为研究SCA表型形成机制,开发新型高效Bt制剂提供了新线索。

• 单位
  华中农业大学; 农业微生物学国家重点实验室