球孢白僵菌四个Septin基因的功能解析与无外源抗性标记表达杀虫蛋白Vip3Aal的工程菌构建
本文关键词: 球孢白僵菌 septin基因家族 基因敲除 萌发产孢 多胁迫应答 毒力 转基因技术 乳清苷5-磷酸脱羧酶基因ura3 营养期杀虫蛋白Vip3A ELISA 生防潜能 出处:《浙江大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:球孢白僵菌(Beauveria bassiana)是重要的昆虫病原真菌,目前广泛应用于农林害虫的生物防治。其制剂的有效成份为活体分生孢子,田间杀虫效果的稳定性及持效性受作物环境或季节性因素的制约,如环境温度、紫外线辐射、化学农药等。因此,研究发掘球孢白僵菌生长发育及抗逆性状的调控基因服务于菌株的遗传改良,具有重要的现实意义。同时,通过基因工程技术在提高生防真菌生防潜能的同时尽可能降低环境安全性风险,是需要探索的重要技术难题。因此,本论文开展了两方面的研究工作,一是研究解析了球孢白僵菌Septin基因家族的基本生物学功能,二是探索了利用内源乳清酸核苷5-磷酸脱羧酶基因ura3作为营养缺陷型安全性标记,在球孢白僵菌中表达昆虫中肠特异性胃毒蛋白Vip3Aa1而构建低风险工程菌株的可能性。球孢白僵菌Septin基因家族的功能解析Septin是在进化上高度保守的一类GTP结合蛋白,在结构上与Ras GTP激酶家族的成员相似。在球孢白僵菌中存在4个Septin蛋白(BspA/B/C/D),与12种代表性丝状真菌中对应蛋白的同源性达到79%以上。Septin基因的缺失在不同程度上影响球孢白僵菌的萌发、生长及分生孢子形成。敲除株的分生孢子萌发提速,但菌丝细胞隔膜形成滞后且数量减少,以致生长受到抑制,尤在果糖作为唯一碳源的基础培养基上表现较严重的生长缺陷。在标准培养基上正常培养期间,分生孢子产量在敲除株ΔbspA中下降80~89%,在ΔbspB中下降49~67%,在ΔbspC中下降60~76%,在ΔbspD中下降10~39%。在胁迫应答测定中,敲除株在生长期间对胞壁干扰剂刚果红的敏感性升高,而对强氧化剂及高渗剂的敏感性则有所降低。其分生孢子耐高温和紫外辐射能力也有所变化。其中,ΔbspA耐高温、耐紫外辐射能力均有所下降,ΔbspD仅表现耐紫外辐射的能力下降,而ΔbspB耐高温能力增强,ΔbspC耐紫外辐射能力提高。但是,敲除株对大蜡螟幼虫的毒力与野生株和回补株相比未见有实质性的变化。结果表明,4个septin蛋白不仅是球孢白僵菌萌发生长、细胞分隔、产孢的重要调控因子,还参与多胁迫应答反应的调控,但与毒力无显著关联。利用内源安全标记基因构建无外源抗性标记的球孢白僵菌工程菌株乳清酸核苷5-磷酸脱羧酶在细胞内可催化尿苷(尿嘧啶)的合成,参与基因的翻译而影响细胞生长。其基因ura3缺失致使细胞自身不能有效合成尿苷或尿嘧啶,因而无法正常生长,但加入外源尿苷即可恢复生长。利用这一特性,以球孢白僵菌ura3作为营养缺陷型标记取代原有的抗除草剂基因草丁膦抗性基因bar,进而构建出表达昆虫中肠特异性胃毒蛋白Vip3Aa1的一系列工程株BbHUV,经PCR、qRT-PCR及ELISA检测,证明多数转化子的菌丝和分生孢子中都有目标杀虫基因或蛋白的表达,由此建立起无外源风险抗性标记的工程菌构建平台。
[Abstract]:Beauveria bassiana (Beauveria bassiana) is an important entomopathogenic fungus, which is widely used in the biological control of agricultural and forestry pests. The stability and efficacy of field insecticidal effects are restricted by crop environment or seasonal factors, such as ambient temperature, ultraviolet radiation, chemical pesticides and so on. It is of great practical significance to explore the regulatory genes of Beauveria bassiana growth and resistance to stress for the genetic improvement of the strain. It is an important technical problem to improve the biocontrol potential of fungi and reduce the risk of environmental safety by genetic engineering. Therefore, two aspects of research work have been carried out in this paper. First, the basic biological functions of Septin gene family of Beauveria bassiana were analyzed. The second is to explore the use of endogenous nucleoside 5-phosphate decarboxylase gene ura3 as a nutritional deficiency safety marker. It is possible to construct a low-risk engineering strain by expressing insect midgut specific gastrotoxic protein Vip3Aa1 in Beauveria bassiana. The functional analysis of the Septin gene family of Beauveria bassiana is expressed in the gene family of Beauveria bassiana. A highly conserved class of GTP binding proteins. The structure is similar to that of Ras GTP kinase family. There are four Septin proteins BspA / B / C / D in Beauveria bassiana. The homology of the corresponding protein with 12 representative filamentous fungi was above 79%. The deletion of Septin gene affected the germination of Beauveria bassiana to varying degrees. Growth and conidial formation. The conidial germination of knockout strain increased, but the formation of hyphal cell membrane was delayed and the number decreased, resulting in the inhibition of growth. Especially in the basal medium with fructose as the sole carbon source, the growth defects were more serious. During the normal culture on the standard medium, the conidial yield decreased by 80% to 89% in the knockout plant 螖 bspA. The contents of 螖 bspB, 螖 bspC, 螖 bspD and 螖 bspD were decreased by 49%, 60% and 1039%, respectively. The sensitivity of the knockout strain to the cell wall interferential agent Congo red increased, but to the strong oxidant and hyperosmotic agent decreased, and its conidial resistance to high temperature and ultraviolet radiation also changed. The ability of 螖 bspA to resist high temperature and ultraviolet radiation were all decreased. 螖 bspD only showed the ability of ultraviolet radiation resistance decreased, while 螖 bspB's ability to resist high temperature increased. The ability of 螖 bspC to resist ultraviolet radiation was improved. However, the virulence of knockout plant to larva was not significantly different from that of wild plant and compensatory plant. The results showed that there was no significant change in the virulence of the knockout plant. The four septin proteins were not only important regulatory factors for germination and growth of Beauveria bassiana, but also involved in the regulation of response to multiple stress. However, there was no significant correlation with virulence. The nucleoside 5-phosphate decarboxylase of whey nucleoside 5-phosphate could catalyze the synthesis of uridine (uracil) in cells. Participate in the translation of genes and affect cell growth. The deletion of the gene ura3 makes the cells can not effectively synthesize uridine or uracil, so they can not grow normally. However, exogenous uridine could restore growth. By using this characteristic, the herbicide resistant gene bar was replaced by ura3 as a nutritional deficiency marker. Then a series of engineering strain BbHUVexpressing insect midgut specific gastrotoxic protein Vip3Aa1 were constructed and detected by PCR qRT-PCR and ELISA. It was proved that the target insecticidal gene or protein was expressed in the hyphae and conidium of most transformants, and the construction platform of engineering bacteria without exogenous risk resistance markers was established.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S476
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 祁楠;;温度对球孢白僵菌生物学特性的影响[J];科技创新与应用;2013年13期
2 林志伟,刘洋;氮素对球孢白僵菌的影响[J];黑龙江八一农垦大学学报;2004年04期
3 邝灼彬,吕利华,冯夏,陈焕瑜,武亚敬,何余容;温度及常见农药对球孢白僵菌生物学特性的影响[J];华南农业大学学报;2005年03期
4 徐文静;马德良;刘娜;谭云峰;李启云;董英山;;球孢白僵菌最适培养基筛选和遗传转化筛选标记的研究[J];吉林农业科学;2006年01期
5 程国华;舒静;丁克坚;;球孢白僵菌营养需求及培养条件研究[J];中国农学通报;2006年05期
6 刘霆;段玉玺;陈立杰;马希斌;;球孢白僵菌代谢产物对植物幼苗的影响研究[J];种子;2006年09期
7 谢翎;陈红梅;陈安徽;李增智;;超声波破碎法提取球孢白僵菌麦角甾醇的条件优化研究[J];徐州工程学院学报;2007年02期
8 何末军;周国英;李燕荣;;环境条件及常见农药对球孢白僵菌生长的影响[J];福建林业科技;2009年02期
9 徐艳聆;赵润洲;任向辉;白双丽;陈莹;;常见农药与球孢白僵菌的相容性[J];湖北农业科学;2009年06期
10 赵军;杨震元;张胜利;李增智;;几种微胶囊适宜加工材料与球孢白僵菌分生孢子的相容性[J];中国生物防治;2010年01期
相关会议论文 前10条
1 刘倩;应盛华;冯明光;;杀虫真菌球孢白僵菌热激响应过程中胞内海藻糖的潜在生理功能[A];2008年中国微生物学会学术年会论文摘要集[C];2008年
2 付廷荣;林立辉;;球孢白僵菌孢子对几种医学昆虫的毒杀效果初步观察[A];《中国虫生真菌研究与应用》(第一卷)[C];1986年
3 丁珊;汤坚;丁贵银;孙继美;于宙;吴克;;球孢白僵菌血清学的初步研究[A];《中国虫生真菌研究与应用》(第二卷)[C];1991年
4 蒋洪岩;宋雨林;黄帅帅;何张江;张永军;;球孢白僵菌细胞表面蛋白提取及其对孢子表面特性和毒力的影响[A];第四届全国微生物资源学术暨国家微生物资源平台运行服务研讨会论文集[C];2012年
5 李增智;;球孢白僵菌的昆虫寄主名录[A];《中国虫生真菌研究与应用》(第一卷)[C];1986年
6 王滨;李农昌;;球孢白僵菌油剂超低量喷雾研究初探[A];《中国虫生真菌研究与应用》(第五卷)[C];2003年
7 魏萍;陈斌;李强;李正跃;孙跃先;;我国虫生真菌——球孢白僵菌研究进展[A];2005中国植病学会、中国菌物学会北海联合年会论文集[C];2005年
8 农向群;金正俊;张泽华;;球孢白僵菌菌株的随机扩增多态DNA标记[A];《中国虫生真菌研究与应用》(第五卷)[C];2003年
9 洪家保;徐庆丰;;球孢白僵菌在液体培养中的发育研究[A];《中国虫生真菌研究与应用》(第四卷)[C];1996年
10 罗志兵;张永军;裴炎;;球孢白僵菌分生孢子可湿性粉剂的研制与评价[A];第十届全国杀虫微生物学术研讨会暨全国生物农药与化学生物学研究与产业化会议论文摘要集[C];2006年
相关博士学位论文 前10条
1 宋驰;两种侧耳高温胁迫导致的细胞凋亡研究和球孢白僵菌胁迫响应转录机制的研究[D];中国农业科学院;2015年
2 李芳;球孢白僵菌超氧化物歧化酶与发育激活蛋白及其转录因子的的功能解析[D];浙江大学;2015年
3 王娟娟;球孢白僵菌甘露糖转移酶、组蛋白乙酰转移酶、叉头转录因子及6-磷酸海藻糖合成酶的功能解析及其同生物防治潜能的关联[D];浙江大学;2015年
4 王志康;球孢白僵菌定量蛋白质组学与赖氨酸乙酰化蛋白质组学的构建、分析及验证[D];浙江大学;2016年
5 朱静;球孢白僵菌适应环境pH变化及胞内pH稳态维持的遗传分子基础及其对生物防治潜能的贡献[D];浙江大学;2016年
6 关怡;球孢白僵菌Ras大家族中八个小G蛋白的功能解析及其对生物防治潜能的贡献[D];浙江大学;2016年
7 张龙斌;球孢白僵菌硫醇/二硫化物氧化还原酶系和两个内吞标志位点蛋白的功能解析[D];浙江大学;2016年
8 陈雪;中国球孢白僵菌种群遗传结构及家蚕白僵病分子溯源研究[D];安徽农业大学;2014年
9 耿涛;家蚕与白僵菌互作机制的研究[D];江苏科技大学;2016年
10 谢翎;球孢白僵菌抗逆相关功能基因克隆与基因工程菌株构建研究[D];安徽农业大学;2009年
相关硕士学位论文 前10条
1 王登杰;烟粉虱与球孢白僵菌的互作及转录组分析[D];中国农业科学院;2015年
2 王鑫焰;球孢白僵菌侵染相关基因BbpepA00319的克隆及功能的初步研究[D];西南大学;2016年
3 罗林丽;醛酮还原酶Bbakr1参与球孢白僵菌高渗和重金属铬胁迫反应[D];西南大学;2016年
4 褚欣玲;球孢白僵菌脯氨酸脱氢酶的生物学功能及多蛋白桥联因子1介导菌体氧化耐受力的初步机制[D];浙江大学;2016年
5 史汉强;球孢白僵菌四个Septin基因的功能解析与无外源抗性标记表达杀虫蛋白Vip3Aal的工程菌构建[D];浙江大学;2016年
6 张军;利用mRNA差异显示技术克隆球孢白僵菌在蝉蜕和蚕血淋巴诱导下的特异表达基因[D];安徽农业大学;2012年
7 王圆圆;球孢白僵菌分生孢子田间生存潜能及与常用药剂的相容性研究[D];河北农业大学;2013年
8 殷波;蝉蜕诱导球孢白僵菌产孢相关蛋白质差异表达分析[D];吉林农业大学;2008年
9 闫晓星;绿粘帚霉和球孢白僵菌原生质体制备、再生和融合条件的研究[D];四川农业大学;2007年
10 吴迪;钙调磷酸酶对球孢白僵菌生物学特性影响[D];西南大学;2008年
,本文编号:1451154
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/1451154.html