农药快讯:2020年第17期
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苏云金杆菌厂家注意!解旋酶RecG可助力抗紫外线Bt菌株开发
作者:《现代农药》《农药快讯》编辑部 黄文祥 更新时间:2020-09-27 点击量:763

苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensisBt)作为一种微生物杀虫剂,其销量占据整个生物杀虫剂的95%,由于对人、畜及害虫天敌极少或完全没有毒害作用,且不污染环境,在农业、林业、卫生害虫的生物防治中占有重要地位。苏云金芽孢杆菌通过内生芽孢进行增殖,在形成芽孢的同时可以形成一个或多个不同形态、具杀虫活性的的伴孢晶体蛋白(ICPs)。然而,芽孢和ICPs在紫外光(UV)条件下极易降解,导致Bt存在喷施后作用时间短的弊端,为了提高杀虫效果往往需要多次使用,这就大大增加了使用成本,限制了使用时间。正因如此,抗紫外线也一直是Bt研究的热点。

 

近期,闽台作物生态病虫害防治国家重点实验室和福建农林大学生命科学学院的最新科研成果表明,解旋酶RecG参与调控苏云金芽孢杆菌对紫外线的抗性,这对于抗紫外线Bt的开发具有重要的指导意义。

 

RecG是生物体内的一种DNA解旋酶,其已被证明参与多种生物的DNA复制叉修复过程,目前对于RecG在苏云金芽孢杆菌(Bt)中的认识还很有限。该实验室的前期研究发现,Bt菌株LLP29在紫外线下连续增殖19代后的菌株对紫外线的抵抗力增强,发现该菌株的RecG酶受损。为了进一步了解RecG在Bt-LLP29抗紫外线中的作用机理,研究人员利用同源重组技术分别将该酶的编码基因从Bt-LLP29菌株中进行敲除和回补,构建了RecG缺失突变体(BtΔrecG-LLP29)和回补株系(Bt recG-R)。

 

通过比较不同突变体和原菌株对逆境条件的抗性发现,RecG缺失突变体BtΔrecG-LLP29对UV的耐受性显著低于原始菌株Bt-LLP29和回补株系Bt recG-R,且缺失突变体的增殖速度也比其他供试菌株慢。发生这种变化的原因是受到紫外线照射后损伤的DNA无法被RecG修复,导致DNA复制受阻从而影响菌株的生长增殖。

 

缺失突变体菌株对过氧化氢(H2O2)的敏感性也高于原始菌株Bt-LLP29和回补株系Bt recG-R,当H2O2达到一定浓度时,缺失突变体菌株的增殖几乎停滞,而原始菌株和回补菌株仍具有较高的活性。这表明缺失突变体菌株对强氧化环境的抵抗力明显减弱,也证明了RecG在Bt抗氧化过程中的功能。

 

通过荧光定量PCR(RT-qPCR)检测不同强度紫外线处理下的Bt菌株中RecG的表达水平,发现RecG缺失突变体中RecG的表达水平几乎为零,明显低于原始菌株和回补株系;当暴露于紫外线下20 min时,原始菌株Bt-LLP29和回补株系的RecG表达水平最高,二者的解旋酶活性也高于RecG基因缺失突变体;随着UV暴露时间的增加,RecG的表达先上升然后下降,这可能表明RecG在DNA修复的早期主要起着更重要的作用。

 

近年来,对环境友好的生物农药已成为研究的热点。在生物农药使用过程中,紫外线很容易将生物农药降解,从而大大减弱生物农药的使用效果,因此,鉴定抗紫外线基因可以大大促进抗紫外线生物农药的研发和使用。该项研究的结果表明,RecG与Bt的抗紫外线能力有关,这是关于Bt中RecG的第一个报告,它不仅有助于进一步了解Bt的抗紫外线功能,而且还为抗紫外线降解的生物农药研发奠定了基础。

 

农药快讯, 2020 (17): 6.

tag: 苏云金杆菌、解旋酶、抗紫外线  

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