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苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)是一种革兰氏阳性细菌,它在生长过程中会形成芽胞和晶体,晶体蛋白具有杀虫作用,因为晶体的杀虫效果好,安全,高效等优点而逐渐成为了广泛使用的微生物杀虫剂。由苏云金芽胞杆菌生产的Bt制剂和转Bt作物对鳞翅目(Lepidoptera)和鞘翅目(Coleoptera)等害虫具有很好的防治效果,在害虫控制方面取得了巨大的成功。目前已知高效商业化菌株KN11对美国白蛾具有很好的杀虫活性,已知该菌株具有cry1Aa、cry1Ac、cry1Ca、cry1Da四种杀虫基因。为明确菌株KN11功能特性,进一步挖掘其杀虫性能潜力,本研究在常规形态观察、SDS-PAGE分析的基础上采用基因组高通量测序技术,对菌株KN11进行了基因组分析,包括基因的注释和预测,全基因组比较,更充分地鉴定杀虫基因,在基因组分析的基础上对杀虫蛋白进行了分析,结果如下:KN11营养生长状态的细胞为长杆状,芽胞为长卵形,晶体数量较多,为双锥形。SDS-PAGE分析结果显示KN11主要杀虫蛋白分子量约为130kD与60kD。切取SDS-PAGE主要蛋白条带,进行胰蛋白酶消化,用LC/MS/MS分析结果显示,主要表达Cry2Ab、Cry1Ac和Cry1Ca三种蛋白。双端100bp测序基因组显示,高质量序列比例为86.63%。每个测序碱基位置高质量碱基分布显示,随着测序循环数增加,获得高质量碱基数据的比例逐渐下降,read1与read2有相同的趋势,因此为了提高基因组拼接可靠性,不宜用太长的碱基测序read进行拼接。利用基因组拼接软件IDBA-UD对上述高质量reads进行了基因组拼接,结果显示:544个contig长度大于200bp,基因组大小约为6.42M,最大的contig为230.28 Kb,N50长度为52.41 Kb,基因组GC含量为34.76%,与典型的Bt菌株一致。拼接数据显示效果较好。该拼接结果提交到 Genebank,登录号为 NHPK00000000,BioProject ID 为 PRJNA387206,BioSample ID 为 SAMN07141968。将基因组拼接数据利用NCBI Prokaryotic Genome Annotation Pipeline进行基因预测与注释,结果显示该菌株编码6852个基因,其中CDs 6782个,假基因(pseudo genes)346个,tRNAs基因59个,有一个CRISPR Array。对基因注释功能进行GO富集,结果显示这些基因包括细胞过程(biological_process)、细胞组分(cellular_component)以及分子功能(molecular_function)3 部分。将KN11菌株与目前已经完成测序的Bt菌株进行全基因组比较,采用cvTree构建了 KN11与已测序菌株的相似性树(http://tlife.fudan.edu.cn/cvtree/)。结果显示该菌株基因组与已测序Bt菌株有较大差别,与目前广泛使用的鳞翅目害虫高效的Bt库斯塔克亚种菌株HDl并不在一个Cluster中,而其他库斯塔克亚种菌株聚集在同一个Cluster,例如菌株HD1、HD73以及YBT1520,说明KN11和现有广泛使用的库斯塔克亚种菌株有较大差异。将预测的所有蛋白质编码基因对实验室自建的Bt杀虫基因数据库进行BLAST比对,结果显示该菌株编码8个杀虫基因,包括编码cry1Aa1,cry1Ac1,cry1Ca1,cry1Da1,cry1Ia1,cry2Ab1,cry9Ea1以及vip3Aa1等杀虫蛋白基因。用武汉科诺生物科技股份有限公司生产的KN11杀虫剂开展田间药效试验,对菜青虫(Pieris rapae)的调查结果显示,菌株KN11的防治效果与5%卡死克2000倍相比有较好的防治效果;对美国白蛾(Hlyphantria cunea)的防效测试结果表明,采用生物农药4000IU/ml菌株KN11悬浮剂防治美国白蛾效果十分理想,3天后100倍的防效高达96.7%,200倍时达92.6%,400倍时亦高达73.3%。