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狄斯瓦螨(Varroa destructor,简称大蜂螨)是威胁世界养蜂业最大的蜜蜂病害。目前,主要采用化学药物防治大蜂螨,其导致了严重的环境污染和抗药性问题。养蜂业急需大蜂螨替代防治方法,期待环境友好的蜜蜂螨害防治新技术。
本论文从中华蜜蜂(Apis cerana,简称中蜂)肠道中分离到一株具有杀螨作用的粘质沙雷氏菌(Serrantia marcescens),克隆和表达该菌株的几丁质酶,确定该菌株对狄斯瓦螨的主要毒性因子是几丁质酶,以此来探索有效防治狄斯瓦螨的新措施。
本研究首先从中华蜜蜂工蜂体表、肠道、花粉和蜂巢中分离伴生微生物,共得到28株细菌和32株真菌。在实验室条件下筛选到一株能致死狄斯瓦螨的细菌,经鉴定为粘质沙雷氏菌GEI菌株。
研究发现,具有杀螨作用的粘质沙雷氏菌株的菌液,菌液上清以及通过硫酸铵沉淀收集的上清液蛋白表现出很强的杀螨能力,5天内螨的死亡率达到100%。100℃加热10 min或者蛋白酶K处理收集的沉淀蛋白导致杀螨能力丧失,由此推测杀螨物质可能是存在于菌液上清中的蛋白质。培养基中加入几丁质(0.2% w/v)诱导培养,提高了上清沉淀蛋白的几丁质酶活力和杀螨能力,初步证明几丁质酶参与了杀螨作用。
从该菌株中克隆几丁质酶chiA,chiB和chiCl,构建大肠杆菌重组表达载体pET—32a(+)—chiA,pET—32a(+)—chiB,pET—32a(+)—chiCl,并在IPTG的诱导下在大肠杆菌BL21(DE3)中进行大量表达,SDS—PAGE电泳和几丁质酶的活力检测都表明几丁质酶基因得到了表达。复性后的几丁质酶ChiA,ChiB和ChiCl的酶活力分别为15.9 U/ml,14.5 U/ml14.7 U/ml,5天后,蜂螨的死亡率分别为40.0%,40.0%,25.0%。几丁质酶ChiA和ChiB的组合表现出酶活力和杀螨能力的协同效应,组合的酶活力是ChiA或ChiB酶活力的两倍(34.8 U/ml),螨的死亡率也达到了93.3%。证明几丁质酶具有很好的抗螨效果。
几丁质酶ChiA和ChiB组合对成年工蜂的安全性测定结果显示:几丁质酶喷撤和喂食中华蜜蜂和意大利蜜蜂,7天后中华蜜蜂的平均死亡率分别为13.3%和12.2%,意大利蜜蜂的分别为13.3%和14.4%,与对照相比差异不显著。初步确定在实验室条件下几丁质酶组合对蜜蜂成年工蜂是安全的。
本论文首次报道粘质沙雷氏菌的几丁质酶具有防治狄斯瓦螨的潜力。研究结果为控制蜜蜂狄斯瓦螨提供了新的制剂和技术。