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当前生物农药中最有效、最成功的是苏云金杆菌杀虫剂。为了开发新型高效苏云金杆菌杀虫剂，研究人员一直致力于从自然界中分离筛选高毒力Bt菌株，为Bt杀虫剂的研制提供了丰富的菌株资源。由于野生Bt菌株杀虫剂的杀虫谱较窄，杀虫活性稳定性差和残效期存在弊端，从而限制了Bt更广泛的应用。近年来，采用基因工程技术构建毒力更高和杀虫谱更广的Bt工程菌已经成为国际上对绿色生物杀虫剂重点攻关研究的热点。该研究得到国家“863"计划项目（2002AA245021）、国家自然科学基金项目（30270037，30470043）、湖南省中青年科技基金项目（96-321-9）、湖南省发改委产业化前期开发项目（00-862-1-5）、湖南省重点攻关项目（9NKY1004-08)）、湖南省教育厅产业化培育项目 （02C017)的资助。该研究从1185份土壤样品中分离到一株高毒力的苏云金芽孢杆菌，并以该菌株为出发菌株，进行物理、化学诱变，发现了一株高效杀虫的新型苏云金杆菌Bt 4.0718菌株，并对该菌株的生物学特性和发酵条件等进行了系统研究。利用该菌株生产的新型高效杀虫剂已在湖南省及周边省市推广应用。为了构建高效、广谱、不易诱发抗性的Bt工程菌，该研究在此基础上，对Bt 4.0718菌株进行基因改造，创新性地将具有增效作用的几丁质酶基因（schiA、tchiB）、具有特异昆虫毒性和蛋白酶抑制剂活性的蛛毒基因（hwtx-I，hwtx-XI）和鹅膏毒素基因（avp3）与cry1Ac基因融合，并转入Bt菌株中，构建高效广谱工程菌。此外，对Cry1Aa 原毒素的C-端和胰蛋白酶等作用位点进行定点突变，通过改变Cry1Aa 原毒素的C-端Cys残基的数目和胰蛋白酶作用位点来研究C-端Cys残基和胰蛋白酶作用位点对毒素稳定性和毒力的影响。该研究采用蛋白质组学研究技术对Bt杀虫晶体蛋白进行研究，鉴定出不同的杀虫晶体蛋白，并寻找对伴孢晶体形成具有重要功能的辅助蛋白质，进一步探讨Bt杀虫晶体蛋白的结构与功能，阐明原毒素形成伴孢晶体的机制。利用蛋白质信息软件分析了Cry1和Cry2原毒素的空间结构与毒力的关系，原毒素分子表面静电势分布与杀虫作用的分子联系。同时，发现伴孢晶体中与原毒素结合的20-kb 大小的DNA分子。该研究在国际上率先研究该DNA分子的序列组成和来源，探讨它在晶体形成和毒素激活过程中的作用，为进一步研究利用杀虫晶体蛋白，生产高效、广谱、稳定的杀虫剂打下了基础。该项研究成果整体达国际先进水平，在Bt的蛋白质组学、杀虫伴胞晶体蛋白中20-kb DNA 所含基因家系及其功能鉴定的研究居国际领先水平。由于化学农药的危害大，近年来，人们的生态环境保护意识和可持续发展观念的不断增强，在全球范围内有残留化学农药被严格禁止。国家“十一五"发展规划中已经启动重点发展有创新性的环境友好型农药。随着世界各国对有残留化学农药的限制性使用，新型高效、广谱、安全的生物杀虫剂将有着广阔的市场前景。
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