抗虫生物技术组研究团队揭示对草地贪夜蛾高效的Bt杀虫蛋白的分泌机制

      近日,我室抗虫生物技术研究团队在国际知名期刊《Microbial Biotechnology》上发表了题为“Nutrient conditions determine the localization of Bacillus thuringiensis Vip3Aa protein in the mother cell compartment”的研究论文。该论文揭示了对草地贪夜蛾具有高效杀虫活性的Vip3Aa蛋白在苏云金芽胞杆菌(Bt)中的分泌受营养条件调控。
      自2018年以来,草地贪夜蛾的入侵对我国粮食作物的产量带来了巨大的威胁。Vip3Aa蛋白对草地贪夜蛾具有很强的毒杀作用,但其分泌到胞外,以可溶状态存在于培养液中,在生产过程中难以收集,限制了该蛋白在Bt产品中发挥作用。该研究发现当Bt菌株在营养丰富的培养基中培养时Vip3Aa蛋白可以分泌到胞外,但当在常用的产胞培养基中培养时,Vip3Aa蛋白并未分泌到胞外,而是保留在了细胞中。当Bt母细胞裂解后,收集培养产物可以同时获得Cry晶体蛋白和存在于细胞碎片中的Vip3Aa蛋白。此外,研究发现保留于细胞碎片中的Vip3Aa蛋白可以有效避免被培养液中的蛋白酶降解,同时对草地贪夜蛾展现出了良好的杀虫活性。
      该研究成果对于vip3Aa杀虫基因在Bt菌株工业化生产中的应用具有重要意义,后续研究将以此为基础,通过改良生产培养基,在Bt菌株发酵生产中同时获得高毒力的Cry和Vip3Aa杀虫蛋白,以提高对靶标害虫的毒力并且扩大杀虫谱。
      中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室为该论文的第一完成单位,王泽宇博士为论文的第一作者,张杰研究员为论文的通讯作者,墨西哥国立自治大学Alejandra Bravo和Mario Soberón教授参与了本项研究,该研究得到中国农科院科技创新工程、国家自然科学基金和中国博士后科学基金的资助。
论文链接: https://doi.org/10.1111/1751-7915.13719