摘要
革兰氏阳性土壤细菌苏云金芽胞杆菌(Bacillusthuringiensis,简称Bt)能在芽胞形成时期产生对多种农业害虫具有高效毒杀活性的伴胞晶体蛋白(ParasporalCrystalProteins，简称Cry蛋白)，因此被开发成为最成功的微生物杀虫剂来防治昆虫和线虫病害。目前关于Bt杀虫机制的研究多针对其主效活性因子Cry蛋白展开，而宿主也被报道能够通过天然免疫防御Cry蛋白，但是Bt作为一种病原菌如何启动自身基因的表达突破宿主的免疫防御更好的感染宿主还未曾有过报道。鉴于农业害虫在研究中存在着瓶颈，我们选取具有通体透明易于观察，遗传操作简单，突变体库健全等优势的秀丽隐杆线虫(Caenorhabditiselegans)为研究对象深入认识Bt感染宿主的过程，揭示Bt本身与线虫免疫互作的机制，并将其推广到其它宿主中，为发挥Bt更高效的毒杀活性提供一定的理论指导。 首先，发现Bt感染使线虫发生免疫抑制现象。通过分析Bt(BMB171/Cry5B)感染和Cry5B毒素处理线虫前后的转录组数据，发现相比于毒素处理，Bt感染会使一些溶菌酶(lys-7等)，抗菌肽(abf-2等)，凝集素(clec-55等)和防御相关因子(F01D5.5等)类免疫效应因子发生下调。qRT-PCR验证抑制较为明显的30个免疫效应因子发现其中29个与组学数据相符。再通过通路富集和基因聚类分析发现受到抑制的基因多处于DAF-2Insulinlike免疫信号通路，ZIP-2/Irg-1免疫防御通路和ELT-2转录调控因子下游。 然后，验证得到Bt抑制线虫免疫作用的信号通路和转录因子：对于Insulinlike免疫信号通路，INS-18为DAF-2上游拮抗剂，Bt通过抑制INS-18激活受体DAF-2，进而抑制转录因子DAF-16入核，抑制DAF-16下游溶菌酶lys-7等免疫效应因子的表达；对于ZIP-2/Irg-1防御通路，Bt通过抑制ZIP-2转录调控因子的表达进而抑制其下游irg-1等免疫效应因子的表达；Bt还可以通过抑制转录因子ELT-2入核从而抑制其下游溶菌酶lys-1,抗菌肽spp-8等多个免疫效应因子的表达。 最后，研究发现全局调控因子PlcR和LuxS参与调控Bt抑制线虫免疫的过程，探索Bt抑制线虫免疫中Bt的调控机制我们发现Bt激活DAF-2Insulinlike通路抑制线虫免疫受到PlcR调控，plcR突变后Bt激活DAF-2抑制DAF-16入核及下游免疫效应因子lys-7表达的能力减弱；Bt抑制ZIP-2免疫防御通路和ELT-2转录因子受到LuxS调控，luxS突变后Bt抑制ZIP-2和其下游免疫效应因子irg-1的表达，抑制ELT-2入核和其下游lys-1等免疫效应因子表达的能力减弱甚至丢失。 本研究从病原菌的层面深度认识Bt感染线虫的过程，并且首次揭示了Bt能够通过抑制线虫免疫更好的感染线虫以及全局调控因子在Bt抑制线虫免疫中发挥的作用，突破了以往研究中只关注Cry蛋白在杀虫中起到的作用的局限性，也为其它病原菌与宿主相互作用的研究提供了一定的思路。在Bt的应用中，新的免疫拮抗剂的发掘将为开发更高效，速效的Bt制剂和新的转基因靶标提供思路，同时Bt抑制线虫的通路在多种昆虫及植物寄生线虫中保守存在，靶向靶标害虫的保守信号通路能够增强Bt的杀虫活性，降低害虫耐药性的产生。
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