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植物病虫害是农作物减产的主要原因之一,每年都给人类造成巨大的经济损失。为了防治植物病虫害人们研究开发出了许多化学农药,然而化学农药的大量使用给环境带来了极大的危害,因此人们开始利用微生物对植物进行生物防治方面的研究。
酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)是良好的基因工程受体菌。使用安全、具有良好的耐热特性、易于保存、可通过酵母发酵大批量生产,产品成本低。北非蝎昆虫毒素AaHIT1(Androctonus australis Hector insect toxin)是一种从北非蝎的毒液中提取的一种昆虫神经毒素,它能专一地作用于昆虫的神经系统,而对人畜无害,在开发新型生物杀虫剂的领域里有着诱人的前景。
许多实验和文献证明,酵母菌是良好的基因工程菌受体菌,因此本实验将蝎昆虫毒素AaHIT1基因转入本实验室保存的酵母菌INVSC1中,构建基因工程菌AINVSC1。首先将AaHIT1与酵母表达载体质粒pYES2连接,构建得到pYES2/AaHIT1重组质粒,转化酵母菌INVSC1得到基因工程菌AINVSC1。通过SDS-聚丙烯酰胺电泳检测后,证明北非蝎昆虫毒素AaHIT1已在酵母菌INVSC1中表达。并采用喷叶喂养法喷洒玉米叶喂养黏虫(Mythimna seperata Walker),检测酵母工程菌AINVSC1表达的蝎昆虫毒素AaHIT1具有杀虫活性。
其次,实验结果表明AINVSC1菌液以及菌体高速离心破碎后的菌液上清对黏虫都具有触杀活性,并且菌液上清的触杀活性明显高于菌液的触杀活性。另外,通过用不同的培养温度、培养时间、接种量培养AINVSC1比较AaHIT1的黏虫触杀活性,我们发现28℃、5%接种量培养20h最有利于AaHIT1的表达且对黏虫的触杀活性较高。
通过生理生化实验表明,工程菌AINVSC1的理化活性相较于其野生宿主菌INVSC1基本一致。这说明该蝎昆虫毒素基因对其宿主菌生理生化特征的改变十分微小,进一步证明,酵母菌作为宿主菌,在转入外来基因后,其生理生化特征表现出良好的稳定性,证实酵母菌是一种良好的转基因受体。
通过致病菌拮抗实验,发现酵母工程菌AINVSC1对油菜菌核病菌有抑制能力 较INVSC1有微弱的促进。并且研究了酵母工程菌AINVSC1在各种培养条件下对油菜菌核病菌的抑菌效果,确定了酵母的工程菌最佳培养条件:培养温度为28℃,培养时间为20h,接种量为5%。
综上所述,本杀虫酵母工程菌AINVSC1为益生菌,具有环境友好的特征。将有利于农业病虫害的防治、生态环境的保护、园林景观植物的防护等。此项研究具有重要的科学技术价值,为进一步研制对环境友好的生物杀虫剂奠定基础。