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优选消化毒剂的作用机理
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一、Bt内毒素
苏云金杆菌(Bacillusthuringiensis,Bt),产品已达60余种,是世界上产量最大、应用最广泛的微生物杀虫剂。
基本作用原理
Bt的杀虫活性主要是其产生的杀虫蛋白晶体在起作用。杀虫蛋白晶体,也叫原毒素(protoxin),是由多个杀虫晶体蛋白(insecticidalcrystalproteins,ICPs)或δ-内毒素(δ-endotoxin)或Cry(晶体)蛋白的亚单位组成。昆虫摄食该毒蛋白后,在中肠的高pH环境和蛋白酶的作用下,毒蛋白晶体溶解并被激活,引起试虫中肠膜上皮细胞裂解。
症状:
试虫失去运动能力,不停地颤抖,呕吐,停止取食,死亡。
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(IsecticidalCrystalProteins,ICPs)
杀虫晶体蛋白是由苏云金芽胞杆菌(Bacillusthuringiensis,Bt)所产生的毒素。
毒蛋白主要有7种:A2外毒素、B2外毒素、C2外毒素、δ-内毒素、不稳定外毒素、水溶性毒素、鼠因子外毒素。
δ-内毒素是在形成芽孢的同时形成的蛋白质晶体,位于芽孢之旁,所以又称伴孢晶体毒素,是主要的杀虫晶体蛋白,这种晶体蛋白只是一种前毒素(Pretoxin),经过激活,即消化成分子量为1000~70000的片段,才起毒素作用。
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晶体蛋白有130多种,按照杀虫范围和寄主同源型又可分为两大类群,即Cry蛋白和Cyt蛋白。
Cry在活体和离体条件下只对鳞翅目、双翅目或鞘翅目有效;
Cyt活体条件下只对双翅目有效,而离体条件下具有广谱性。
Cry分为四大类(根据杀虫谱):CryI(鳞翅目)、CryII(鳞翅目和双翅目)、CryIII(鞘翅目)和CryIV(双翅目)。
通常一种毒素只能杀死某一目的部分易感昆虫,对有益生物和脊椎动物安全。
(ICPs)
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完整的毒蛋白一般由三个结构域组成。
结构域Ⅰ由一个α-螺旋束组成,可能与细胞膜穿孔有关;
结构域Ⅱ由三组β-折叠片层组成,可能参与了毒素与膜受体蛋白的识别和结合;
结构域Ⅲ位于毒素分子C-端,则可能能够防止昆虫肠道蛋白酶对毒性肽分子的进一步降解。
(IsecticidalCrystalProteins,ICPs)
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晶体蛋白的毒性与受体蛋白和晶体蛋白结合的能力呈正相关,膜受体蛋白是毒蛋白专一性的决定因子。
①昆虫中肠Bt毒素受体蛋白主要为存在中肠的刷状缘膜囊泡(BBMV)的氨肽酶N(aminopeptidaseN,APN)(肽链端解酶,催化蛋白氨基末端残基的分裂)。鳞翅目。
②烟草天蛾中肠BBMV上Cry1Ab毒素的受体BT-R1,证明它是一种类钙粘蛋白(cadherin-like)。
③尖音库蚊幼虫中肠中球形芽孢杆菌晶体的Bin毒素受体可能是一种α-葡糖苷酶。
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δ-内毒素的作用过程要经溶解、酶解活化、与受体结合、插入、孔洞或离子通道形成等五个环节。
昆虫取食孢子和毒素
毒素被蛋白酶活化
毒素与膜受体结合
毒素造成膜穿孔使细胞裂解
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