近日，中国农业科学院植物保护研究所抗虫功能基因研究与利用创新团队在Bt底盘创建和新型杀虫基因挖掘方面取得重要进展。相关研究成果以″A Bacillus thuringiensis ΔcdsR-based expression system for insecticidal proteins identified using AlphaFold3″为题在国际期刊《Trends in Biotechnology》上发表研究论文。
苏云金芽胞杆菌是目前应用最广泛的微生物杀虫剂之一，其杀虫活性主要依赖Cry等杀虫蛋白。传统Bt制剂通常以芽胞和杀虫晶体蛋白混合物形式存在，活菌和芽胞的环境释放增加了产品安全评价和应用管理的复杂性。研究团队构建了基于ΔcdsR突变体的Bt表达底盘。该底盘通过解除杀虫蛋白表达与芽胞形成之间的关联，并通过可控细胞死亡机制实现生产后的菌体失活，从而获得不含活菌和芽胞的底盘菌株。通过强启动子筛选指导杀虫蛋白表达，实现了细胞能够在非芽胞状态下持续高水平积累杀虫蛋白。该无芽胞底盘具有开发高效、蛋白型新一代Bt生物农药的潜力，可为新型绿色生物农药创制提供技术支撑。
传统杀虫蛋白挖掘主要依赖菌株资源筛选、基因组测序和序列同源性分析，对序列差异较大和来源更广的蛋白难以有效挖掘。针对这一问题，研究团队以杀虫蛋白的三维结构为线索，利用AlphaFold3结构预测，从不同生物来源的蛋白资源中筛选具有相似结构特征的候选蛋白，并通过ΔcdsR突变体进行异源表达和杀虫活性验证。发现了潜在杀虫蛋白广泛分布于植物、动物、真菌和细菌中。其中多个非Bt来源候选蛋白在ΔcdsR底盘中实现高效表达，并表现出对农业害虫的杀虫活性。
该研究建立了″结构预测—筛选候选—异源表达—功能验证″的新型杀虫蛋白发现路径，将杀虫蛋白挖掘从传统的依赖菌株和序列资源拓展至结构空间驱动，为发现非传统来源的新型杀虫基因提供了新策略，丰富了作物抗虫育种的基因来源。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167779926003021
来源: 中国农业科学院植物保护研究所
