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苏云金芽孢杆菌毒素的生产

钠溶液(2.8 mol/L、3.2 mol/L 、3.6mol/L );将水悬液加入溴 化钠溶液中,离心分离出黑色的杂质;弯头注射针沿壁插入,收 集晶体的溴化钠溶液;重复上述步骤;得到的溶液于4℃ 7000 r·min 离心,收集晶体沉淀并用蒸馏水洗涤2~3次,配成晶体水 溶液;置于冰箱中冷冻过夜后,放人冷却干燥机中24 h除去冰溶 液中的水,即得到白色的伴孢晶体。
抗生素选择性筛选
B.t.较其他芽孢杆菌对抗生素的抗性显著。用 抗生素处理后可以有效分离出B.t.,但由于B.t. 各亚种之间对抗生素的敏感性不同,个别亚种 会因抗生素浓度过高而不能形成芽孢和伴孢晶 体,从而造成漏筛。将醋酸钠和抗生素分离法 合二为一,可大大提高分离效率。
从植物中分离B.t. 从植物中分离
苏云金芽孢杆菌毒素的生产工艺
苏云金芽孢杆菌
苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,B.t.) 于1901年由日本科学家S.Ishwata从家蚕中发 现至今已有109年历史。 B.t.已成为目前产量最大、应用最广的一类微 生物杀虫剂,占到生物农药生产量和使用量的 90%左右。
B.t.杀虫毒素主要有三种
液体双相分离法: 液体双相分离法:利用互不相溶的两种液体对晶体
和芽孢的亲和性不同(即晶体、芽孢表面特性不同)而达 到分离目的。
等电点沉淀法: 等电点沉淀法 若在某一pH 值下氨基酸净电荷为零,
且在电场中不移动时,此pH 值为它的PI值(等电点)。 大部分蛋白质于等电点的pH值下,其溶解度是最小的
离子交换分离法: 离子交换分离法:利用离子交换树脂上的可交换离
利用醋酸钠进行选择筛选
B.t.芽孢的萌发直接受pH值影响。加入适量醋 酸钠的培养基可以选择性地抑制B.t.芽孢的萌 发,经热处理而不被杀死;而其他种类芽孢杆 菌因其芽孢萌发,经热处理后被杀死。利用这 种筛选分离方法可以消除干扰菌以达到高效分 离筛选的目的。
弹土分离法
将土壤样品干燥后研碎,洒在灭菌滤纸上,待 滤纸面上沾有一层均匀样品粉末后对着培养皿 口轻弹,后培养。该方法简单,但培养后检出 的菌类数量大,种类多,不易识别纯化。
子发生的变换反应达到分离和提纯的目的。常借助离 子交换柱进行动态离子交换以实现这一目的。酶和蛋 白质都有电解质性质,故可用离子交换法进行分离提 纯。
碱裂解法: 碱裂解法:苏云金芽孢杆菌产生的伴孢晶体是一种
碱溶性蛋白,由cry基因和cyt基因所编码。在pH值高 于9。5时,大多数的cry毒素和cyt毒素溶解,少数需要 在pH值为12时才完全溶解。因此选用pH值9。6的碳 酸钠缓冲溶液才能保证大多数的蛋白质从菌体中溶出。
分离、发酵、 分离、发酵、纯化技术
B.t.分离技术主要有以下几种: 分离技术主要有以下几种: 分离技术主要有以下几种 土壤分离技术 :温度筛选、 利用醋酸钠进行 选择筛选 、弹土分离法、 抗生素选择性筛选 从植物中分.t.的芽孢因为中皮层主要成分为肽聚糖和形 成过程中产生大量DPA-Ca螯合物而具有耐热 性,在80℃下热处理20min也不会死亡,在 75℃的亚致死温度下处理15min可以提高其成 活率。利用这一特性,可以进行温度筛选。温 度筛选范围广,不易漏筛,但是工作量大且B.t. 要达到一定浓度。
ICPs纯品的制备 纯品的制备
ICPs纯品的制备: 目前纯品的制备方法主 纯品的制备: 纯品的制备
要有等密度梯度离心法、液体双向分离法、等 电点沉淀法、离子交换分离法、碱裂解法、高 速离心法、生物物理法等。
等密度梯度离心法
等密度梯度离心法是利用密度的差异将伴孢晶体与杂 质分离,从而获得纯品。 其常用的密度试剂有蔗糖 、人工聚合蔗糖、碱金属盐 (CsC1、NaBr)、碘化密度梯度介质等 溴化钠密度梯度离心纯化实验步骤: 溴化钠密度梯度离心纯化实验步骤:配制密度不同的溴化
2、苏云金素即 外毒素。是部分B.t.分泌到体外的一类核苷 苏云金素即β-外毒素 苏云金素即 外毒素。
类物质,具有热稳定性和广谱杀虫作用,对蝇类幼虫、夜蛾科和 鞘翅目害虫有很好的杀毒作用。
3、芽孢。当受感染昆虫中肠受伴孢晶体损伤后,活芽孢萌发成 芽孢。 芽孢
营养体,穿透肠壁进入血液并大量繁殖,使昆虫患败血症死亡。
1、伴孢晶体(ICPs)即σ-内毒素。 蛋白质,在昆虫体外 伴孢晶体( 内毒素。 伴孢晶体 ) 内毒素
与特定的生物膜类脂物相互作用使其重新排列,最终导致细胞溶 解。在活体内,因昆虫肠液碱性条件和酶的作用降解成毒性多肽, 使昆虫肠上皮细胞的酶功能、蛋白质代谢和运输过程受干扰,或 是作为酶的抑制剂和细胞自溶的启动剂造成内质网空泡,线粒体 瓦解,最终细胞自溶使昆虫死亡。
生产上的应用
B.t.菌生物农药制剂防治农业害虫 菌生物农药制剂防治农业害虫 将B.t.的ICPs基因转入其他物种获得抗虫植物 的 基因转入其他物种获得抗虫植物
有研究表明,B.t.普遍存在于植物叶面,叶面 菌群有高度的血清型特异性,植物物种和B.t. 菌株表型不存在相关关系。采用植物微生物分 离常用方法,再结合4%NaCl培养基选择分离 法、土壤B.t.分离法中的醋酸钠分离法和抗生 素分离法等就能分离得到较纯的B.t.。
发酵技术
B.t.的工业生产主要分为菌种培养、发酵、浓缩(离心 或板框过滤)、干燥、剂型化、产品检验六道程序。 目前,B.t.的大规模生产主要采用液体深层发酵。 B.t.的最佳培养条件为:在恒温培养箱中,使用液体发 在恒温培养箱中, 在恒温培养箱中 酵培养基(胰蛋白胨 胰蛋白胨1. %,葡萄糖0. %, %,葡萄糖 %,玉米粉 酵培养基 胰蛋白胨 .0%,葡萄糖 .5%,玉米粉 0.5%,酵母膏 .2%,磷酸氧二钠 .1% ,磷酸二 %,酵母膏 %,磷酸氧二钠 . %,酵母膏0. %,磷酸氧二钠0. % 氧钾0. % , 培养瓶中配制25mL培养液, 培养液, 氧钾 .1%),l50ml培养瓶中配制 培养瓶中配制 培养液 30℃培养 ℃培养36h,振荡频率为 ,振荡频率为250次/min。 次 。
杀虫晶体蛋白( 杀虫晶体蛋白(Insecticidal Crystal Proteins,ICPs)的纯化 , )
ICPs粗品的制备: ICPs随着B.t.孢子囊的破裂而释 粗品的制备: 粗品的制备
放。用磁力搅拌器搅拌分离培养纯化后的B.t.制成的菌 悬液,除去泡沫层中较轻的孢子,重复几次基本除尽 孢子后,用超声波处理使ICPs和芽孢均匀分布,离心 弃上清液,用特殊试剂处理以消除晶体蛋白酶对晶体 的非特异性降解作用后,溶于生理盐水即制成粗品。 粗品中残留细胞碎片、不溶性培养基和芽孢,需进一 步纯化。
固态发酵
固态发酵是B.t.生物农药生产的一种新方式。相较于液 体发酵,具有培养基对环境污染少、易处理,能源消 耗量低,技术设备简易,产物浓度高,后处理方便等 优点。作为一项新型技术,固态发酵还存在着很大的 发展空间。 无论是液体发酵还是固态发酵,都需注意培养基中营 养物质、pH、温度、含氧量的控制。对于B.t.的发酵 生产,还需注意噬菌体的长期污染会降低产量。
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