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高通量测序在苏云金芽胞杆菌基因发掘中的运用

张春鸽;束长龙;高继国;宋福平;张杰

  苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)是一种世界上应用广泛的生防微生物,它具有高度的杀虫特异性和对人畜无害的优点。主要的杀虫成分是杀虫晶体蛋白(Insecticidal Crystal Proteins,ICPs),ICPs是由cry和cyt基因编码的,以及营养期杀虫蛋白(Vegetative insecticidal protein,简称Vips)。寻找对新的靶标害虫高毒力及对现有抗性昆虫无交叉抗性的高毒力基因是亟需解决的问题,并且这些基因可用于转基因植物,因此,通过新的、高通量生物技术等手段寻找新的基因资源具有重要的意义。高通量测序技术在过去的30年中,作为最重要的生物医学研究手段之一,其数据产出能力呈指数增长,自发明以来就一直在推动分子生物学发展方面起着至关重要的作用。随着测序技术和生物信息学得发展,国内外的Bt相关研究机构开始陆续把高通量测序技术运用于Bt基因的发掘。本研究旨在寻找全新的杀虫毒素蛋白,从传统的寻找新的杀虫晶体蛋白方法入手,运用现代高通量测序的技术(二代测序:454测序和solexa测序),结合生物信息学建立本研究室高通量筛查新的杀虫晶体蛋白的平台。目前已完成实验室的22株测序菌株的分析,筛选到氨基酸同源性低于95%的新基因约17个,其中,有cry1,cry7,cry8,cry9,cry50,vip1,vip2,vip3类基因,这些类型的基因多数对鳞翅目、鞘翅目害虫有活性,进一步将对其进行蛋白表达及生物活性测定。本研究运用高通量测序,结合生物信息学分析方法,发掘新型杀虫基因,并对其进行功能验证、专利保护,进而获得一系列具有知识产权、高毒力以及新杀虫谱的新基因,为转基因研究以及生物杀虫剂研究提供资源。……