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虫生真菌作为重要的天敌生物资源,具有广阔的应用前景,尤其是其可贵的流行潜力始终吸引着人们,同时虫生真菌还是害虫的自然控制因子和重要的生物防治材料。
粉棒束孢(Isaria farinosa)是一类较常见的世界性分布的虫生真菌,其寄主广泛,由于粉棒束孢适宜于低温下的生长发育和侵染致病,因此较白僵菌和绿僵菌而言,对害虫越冬种群的防治有着独特的优势。然而它也有着虫生真菌的通病,如对环境温、湿度要求高、耐储藏性差、适应环境能力弱、致死慢和防效不稳定,因此这也严重影响了它的广泛应用和商品化生产。
根据黄勃等RACE法得到的cDNA序列(pr1H),运用PCR技术与DNA步移技术,从粉棒束孢中克隆出类枯草杆菌蛋白酶的结构基因及其上游序列(命名为:IfPrU,GenBank登录号:GQ505371)。结构基因总长1650bp,扩出的结构基因DNA与其cDNA比较在距离起始密码子369bp处有一个内含子,大小为51bp。通过DNA步移技术得到的上游序列大小为3189bp,与cDNA相互重叠的部分为352bp。分析表明该基因转录起始位点位于2838bp的A碱基处,上游序列中没有明显的TATA-盒和CAAT-盒,但含有GC-box、热激转录因子(HSF)等重要的转录因子结合位点,以及GATA等启动子顺式调控元件。
通过SMART RACE RT-PCR技术从粉棒束孢中克隆出另外一个蛋白酶基因的cDNA序列(命名为:Ifpr1,GenBank登录号为:JN014832),并通过DNA步移技术获得了它的上游启动子序列(命名为:Ifpr1-up,GenBank登录号:JN014833)。
序列分析表明:该基因cDNA全长1288bp,5’端非翻译区84bp,3’端非翻译区244bp,开放阅读框(ORF)960bp,编码319个氨基酸。成熟蛋白理论分子量为33.2kDa,理论等电点为7.39,Ifpr1蛋白酶信号肽由20个氨基酸组成。得到的上游序列长度1790bp中有309bp序列与cDNA序列重叠。分析表明,该上游序列的转录起始位点位于第1482位A碱基处,没有明显的TATA-box和CAAT-box,但含有GC-box转录因子结合位点,以及热激应答元件HSF和GATA元件等启动子顺式调控元件。
通过Realtime-PCR技术,对粉棒束孢pr1H和Ifpr1在蝉蜕诱导培养的条件下进行比较研究,从mRNA转录水平探讨这两个基因在不同诱导时间段(12h-60h)的表达情况。结果表明,在经过蝉蜕诱导后它们的表达量都大大提高,其中Ifpr1诱导后的表达最为明显,是诱导前的2.97×105倍。因此,推测这两种蛋白酶属于诱导性酶,且Ifpr1可能是该粉棒束孢菌株蛋白酶类的主效基因,在菌株侵染过程中起主要作用。
将克隆得到的粉棒束孢Ifpr1基因连接到分泌性表达载体pPIC9K上后,通过电转化,转入毕赤酵母GS115。经甲醇诱导获得了约50KDa左右的表达蛋白,大于其理论预测值,这可能是由于巴斯德毕赤酵母对表达蛋白进行糖基化修饰的结果。同时,酶活测定结果表明,表达蛋白具有蛋白酶生物活性,诱导的粗酶液酶活最高达到26.9U/ml。蛋白酶