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松材线虫病具有易传播、发病速度快和死亡率高等特点,素有松树―“艾滋病之称”。而松材线虫侵染早期,进行疫树的施药治疗,其治愈率可极大提高。因此,通过对松材线虫侵染早期,松树体内菌群的结构变化进行研究,可为松材线虫早期侵染诊断提供素材,为松材线虫病早期诊断及防治等亟待突破的关键科学问题提供依据。生防菌剂集安全环保、病虫兼治、植物促生等优点于一身,特别适用于植物病虫害的早期生态防控。苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)分泌表达的Cry系列蛋白杀虫活性高,将其相关基因导入具有防病促生宿主菌,实现异源高效表达,是构建具有杀虫功能的生防工程菌的主要手段。本论文采用PCR-DGGE微生物菌群分析、同源重组等分子生物学技术,分析马尾松体内菌群对松材线虫侵染早期阶段的响应规律,研究Cry系列基因在抗病促生菌Burkholderia pyrrocinia JK-SH007中的异源表达活性和杀虫活性,为最终构建松材线虫病早期诊断和生态防控体系奠定基础。取得的主要成果如下:(1)同一林区,不同胸径健康马尾松体内的菌群图谱无显著性差异;接种清水对照组和空白组,马尾松体内菌群图谱无显著差异,表明取样机械损伤、试验期间野外条件变化对马尾松体内菌群均无显著影响;(2)随着松材线虫侵染时间的增加,不同胸径马尾松体内菌种类和丰度均呈整体增加趋势,其中内生菌Mucilaginibacter sp.M68C4A和Uncultured bacteriumclone OTU2265随松材线虫侵染时间增加呈正相关性,内生菌Uncultured bacteriumclone MA13809b03和Klebsiella sp.Arv-22-2.8随松材线虫侵染时间增加呈负相关性;(3)松材线虫侵染处理,不同胸径马尾松体内菌群结构变化具有同步和相似性,表明马尾松体内菌群对松材线虫侵染早期具有一致性响应规律;响应规律分析发现,松材线虫侵染第40d和前30d的体内菌群NMDS结构分离显著,为松材线虫病的早期诊断技术开发奠定理论依据;(4)成功构建B.pyrrocinia JK-SH007遗传操作体系,实现Cry218和Cry3a蛋白在JK-SH007中的异源高效表达,两者表达载体均为pHKT2,但Cry218基因的启动子是PrPL,而Cry3a基因的启动子需换成T7,表明Cry系列基因在同一表达系统中所需启动子有所差异,后续可通过置换不同启动子,实现其它Cry基因在上述表达体系中高效表达;(5)Cry218蛋白表达最佳条件:将工程菌(pHKT2-Cry218)接种入含TPr(50μg/mL)的LB培养基,30℃,200r/min,待菌液浓度OD600=0.8,升温至42℃,再发酵12 h,在该条件下,蛋白表达浓度达到最大值0.25 g/L;(6)生测结果表明,工程菌B.pyrrocinia JK-SH007(pHKT2-Cry218)及(pHKT2-Cry3a)分别获得对二龄家蚕及榆蓝叶甲幼虫的毒杀活性LC50=0.77(0.57-1.04)g/L及0.63(0.48-0.82)g/L。同时实验分别验证对松材线虫也具毒杀活性,然因对照组宿主菌B.pyrrocinia JK-SH007亦表现一定松材线虫的毒杀活性,故工程菌对松材线虫的毒杀机制有待进一步探讨。