球形芽孢杆菌(Bacillus sphaericus)是一种自然界中广泛分布的好气芽孢杆菌。由于其对蚊幼虫具有特异性毒杀作用，在世界范围内被成功地应用于疾病媒介蚊虫的生物防治中。　　 球形芽孢杆菌的杀蚊活性主要依赖于在芽孢期产生的二元毒素(Binary toxin,Bin)。二元毒素对库蚊(Culex)有高毒力，对按蚊(Anopheles)有中等毒力，对伊蚊(Aedes)低毒或无毒。然而，近年来，野外对球形芽孢杆菌二元毒素高水平抗性蚊虫的出现，严重影响了其作为生物杀虫剂在蚊虫综合防治中的应用。　　 同二元毒素相比，球形芽孢杆菌营养期杀蚊毒素(Mosquitocidal toxins，Mtxs)的杀虫谱较广，对伊蚊和二元毒素抗性库蚊有较高毒力。但是Mtx在营养体生长期的低水平表达和对蛋白酶的不稳定性一定程度上限制了其在蚊虫生物防治中的应用。为提高球形芽孢杆菌Mtx毒素的表达量和稳定性，本论文对Mtx1的杀蚊特性及其遗传改良进行了研究。　　 在对缺失信号肽的97 kDa Mtx1和细菌毒素Cyt1Aa晶体蛋白纯化的基础上，通过生物测定，研究了两毒素间的协同作用。结果表明Mtx1和Cyt1Aa不同比例的混合物对致倦库蚊(Culex. quinquefasciatus)的毒力比单独毒素蛋白高，经统计分析表明两毒素蛋白对目标蚊幼虫具有明显的协同作用。同时还发现，在LC98处理浓度下，97 kDa Mtx1和Cyt1Aa按3:1混合的混合物的LT50值比单独97 kD Mtx1的提前了6.36小时。表明Cyt1Aa可以提高Mtx1的毒力、缩短半致死时间。　　 mtx1本身自带的启动子(Pmtxl)置换为二元毒素(Binary Toxin，Bin)启动子(PBin)，重组质粒pBM97转入苏云金芽孢杆菌以色列亚种(Bacillus. thuringiensissubsp.israelensis，简称B.t.i.)无晶体突变株4Q7(B.t.i.4Q7)中。重组菌株的毒力测定和Western Blot表明，Mtx1可以在芽孢期高量表达，并在孢子囊末期毒力达到最高值，是置换启动子前的134.48倍。同时发现，Mtx1在芽孢末期依然被降解。通过B.t.i.4Q7发酵液上清和97 kDa Mtx1的相互作用以及N-末端氨基酸测序，确定了发酵液中蛋白酶在Mtx1上的切点。之后在蛋白酶切点区的四个定点突变(MutL、MutG、MutR、MutKK)被完成，提纯了突变之后的蛋白。对改造后Mtx1蛋白的稳定性分析和毒力测定表明，定点突变虽然不能完全防止Mtx1的降解，但是改善了Mtx1的稳定性，且对Mtx1的毒力没有显著影响。　　 克隆了mtx1自身启动子区的反向重复序列被合成并做3’端地高辛标记。mtx1上游的两个开放阅读框，含有两个开放阅读框的重组质粒pHU32转入大肠杆菌(Escherchia coli，E. coli)DH5α和B.t.i.4Q7中，提取了转化菌株的总蛋白。含有第一个开放阅读框(ORF1)的重组质粒pHUCD1转入C41(DE3)pLysS中，并通过His-Tag纯化系统纯化了目的蛋白。标记的反向重复序列和总蛋白及纯化蛋白间的凝胶迁移率变动分析(Electrophoretic Mobility Sluft Assay, EMSA)表明ORF1表达的蛋白可以和反向重复序列特异性相互作用，这段和抑制子有一定相似性的蛋白很可能与mtx1的表达调控有关。　　 克隆了缺失N-端信号肽序列的mtx2，提纯了Mtx2，完成了针对敏感品系和二元毒素抗性品系致倦库蚊(Culex quinquefasciatus)的生物测定。其中，针对敏感品系的LC50为341.13 ng/ml，针对二元毒素抗性品系的LC50为379.56 ng/ml，表明Mtx2有更广的杀虫谱，这也说明了Mtx2和二元毒素的作用机理不同。但Mtx2的稳定性分析表明，Mtx2和Mtx1一样，都可以被同样的蛋白酶降解。