苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringienlis)是一种革兰氏阳性细菌,其在芽胞形成过程中会伴随产生主要由杀虫晶体蛋白组成的伴胞晶体。大多数伴胞晶体在母细胞中靠近母细胞的一侧形成,并随着母细胞的裂解而与芽胞分离;但在少数Bt中,伴胞晶体位于芽胞外壁内侧,母细胞裂解后仍与芽胞相连,这种特殊的表型,我们称之为晶胞粘连(Spore-Crystal Association,简称SCA),其伴胞晶体被称为粘连晶体。苏云金芽胞杆菌作为目前使用量最大、范围最广的生物杀虫剂,在施用过程中,主效成分杀虫晶体会受到环境中各种不良因子的影响,导致杀虫效率降低。晶胞粘连表型中的伴胞晶体定位在芽胞外壁内侧,为晶体添加了一层天然生物屏障,推测该表型可以对晶体起到保护作用并提高Bt杀虫活性。本研究在确定晶胞粘连表型菌株C15粘连表型相关基本属性的基础上,分别从生物学意义、对晶体的保护作用及在Bt与宿主互作过程中的作用三个方面对粘连表型的适应性优势作出了阐述。首先,鉴定了 C15菌株的粘连表型相关基础属性:1、遗传学背景:通过采用第二代和第三代基因组测序技术测定了菌株C15的基因组序列,经组装拼接后获得了 C15菌株全基因组:C15菌株的基因组有一条由11个contigs组成的环形染色体和8条成环质粒。通过高温消除质粒的方法获得了135株突变株,通过光学显微镜观察晶胞粘连表型及PCR检测验证未能找到晶胞粘连表型与质粒的相关性,说明决定该表型的遗传机制分复杂。2、粘连晶体成分确定:通过蛋白质谱分析和cry基因缺失突变体,确定在C15基因组上找到的四个cry基因(cry21Aa,cry21Aa-42.9%,cry21Ba-63.4%,cry21Ba-80%)均表达并都参与了粘连晶体的形成。3、与粘连晶体蛋白互作芽胞结构蛋白组分确定:前期在菌株YBT-020中发现粘连表型是粘连晶体蛋白Cry26Aa与芽胞结构蛋白互作的结果,通过细菌双杂交实验发现C15中的粘连晶体蛋白Cry21Aa与芽胞结构蛋白的相互作用结果与其一致,说明C15的粘连表型也是粘连晶体蛋白与芽胞结构蛋白互作的结果。在此基础之上,对晶胞粘连表型的自然环境及宿主环境适应性进行了研究:1、粘连表型对Bt的生物学意义——提高Bt的杀虫活性:通过C15及其cotY基因缺失突变后的晶体游离突变株BMB2050对秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegana)生物活性测定分析,发现C15的杀虫活性要高于其晶体游离突变株BMB2050。说明晶胞粘连表型能够提高苏云金芽胞杆菌的杀虫活性。2、粘连表型自然环境适应性方面的优势——对晶体具有保护作用:通过紫外、酸碱、温度三种条件对粘连表型菌株YBT-020及其缺失粘连决定因子scaA/B的晶体游离突变株BMBJA处理,发现粘连表型中的晶体较稳定,说明晶胞粘连对粘连晶体具有一定的保护作用,为提高粘连表型菌株的杀虫效率提供了可能性。3、粘连表型在宿主适应性方面的优势——能够引起宿主的趋向性:通过C.elegans对粘连表型菌株及非粘连表型菌株的趋化实验和取食频率实验分析,发现C.elegans更偏爱于粘连表型菌株,这也为粘连表型菌株活性较强提供了可靠的证据。本研究不但从生物学方面说明了晶胞粘连表型有增加苏云金芽胞杆菌杀虫活性的优势,还从生态学上发现晶胞粘连表型的菌株更有适应环境和对抗宿主的优势,并确定晶胞粘连表型对粘连晶体具有保护作用,从而充分说明利用该表型研制“生物囊”杀虫剂的优势。