苏云金芽胞杆菌新型活性杀虫天然产物EXOTOXIN-X的分子结构及合成基因簇的确立

从天然产物资源中发掘新颖杀虫剂是对环境友好，人畜安全的。微生物源杀虫剂由于其具有生产周期短、易于管理、价格低廉等优势而倍受青睐。苏云金芽胞杆菌蕴含丰富的杀虫活性天然产物，本研究小组前期研究发现，苏云金芽胞杆菌CT-43菌株能产一种新型杀虫活性天然产物-EXOTOXIN-X。本研究拟根据前期研究结果，利用有机萃取及HPLC对EXOTOXIN进行分离纯化，结合波谱学方法（IR、MS、NMR等）鉴定其分子结构，并同时确立其杀虫谱。进一步通过构建基因组BAC穿梭文库结合异源表达的策略，获得EXOTOXIN合成基因簇。利用生物信息学分析基因簇所含的功能基因，结合EXOTOXIN分子结构，推导其合成途径。研究成果能为农药杀虫剂库增添新型先导化合物，为其进一步开发应用奠定坚实的理论和技术基础。在国家发展安全农药、绿色农业和环境保护等方面具有积极意义。

摘要:苏云金芽胞杆菌是一种重要的昆虫病原菌，蕴含丰富且特异的天然活性产物。苏云金芽胞杆菌中华亚种CT-43为一株已测序的高毒力菌株。前期研究通过高效液相色谱检测CT-43菌株发酵上清液，发现CT-43菌株能产生一种新型杀虫产物EXOTOXIN-X。体外生物测定实验表明，EXOTOXIN-X对南方根结线虫和棉铃虫具有良好的毒杀和生长抑制活性，显示了极大的研究价值和应用潜力。在本项目的支持下，通过波谱学方法，鉴定了EXOTOXIN-X的分子结构，确定了其为反式乌头酸，简称TAA。进一步利用生物信息学预测，异源表达、基因敲除、回补等遗传手段克隆并验证了TAA在CT-43菌株中的生物合成基因簇。通过蛋白质体外催化，细胞定位、TAA在不同突变体细胞内外存在情况等结果完成了对TAA生物合成基因簇中基因功能的验证工作。本研究系统地完成了项目预设的目标，即TAA纯品制备，结构鉴定，杀虫活性鉴定，合成基因簇克隆和基因功能验证。TAA分子活性和合成基因簇的确立为农药杀虫剂库增添了新型先导化合物，为其进一步开发应用奠定坚实的理论和技术基础，同时也在国家发展安全农药、绿色农业和环境保护等方面具有积极意义。