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极细链格孢激活蛋白生物农药创制
日期:2013-12-16 

主要完成单位:中国农业科学院植物保护研究所

主要完成人员:邱德文、杨秀芬、曾洪梅、刘峥、郭立华、袁京京、周利辉、王勇

  间:19861--200511

  况:2012年中国农业科学院科学技术成果二等奖

  要:

本项目自主研制的极细链格孢激活蛋白是通过诱导植物抗病性来控制病害的新型生物农药,拥有自主知识产权。该蛋白不直接杀死植物病原菌,而是通过调动或增强植株自身的免疫功能,控制或减轻病害的发生和发展,提高作物产量和品质。本项研究自2002年院长基金一级人才项目支持以来,先后得到国家“973计划”、“863计划”项目和北京市科技项目的支持。成果申报单位在开展了极细链格孢菌株鉴定与分子改良、蛋白纯化与鉴定、基因克隆与表达、蛋白结构与功能、诱导植物抗病性作用机制的基础研究上,进一步开展了激活蛋白工业化生产技术研究和田间应用效果评价,2009年,3%极细链格孢激活蛋白获得了农业部药检所农药登记证,成为我国自主研制的第一个蛋白质农药。

利用反向遗传学方法从极细链格孢菌(Alterneria tenuissima)中克隆出新功能激活蛋白基因peaT1;构建了激活蛋白基因peaT1的大肠杆菌和毕赤酵母表达系统;获得了高效表达的基因工程菌株E. coli PeaT1P. pastoris PeaT1。确定了重组表达蛋白具有诱导烟草对TMV的抗性、提高水稻幼苗抗旱性和促进小麦低温生长的功能;探讨了PeaT1激活蛋白诱导多种植物抗病、促生长的作用机制。研究揭示激活蛋白PeaT1是通过启动植物SA信号传导途径,促进抗病相关物质积累,激发植物提高对病原菌的抗性;研究发现在烟草细胞膜上有PeaT1的结合蛋白,并用BIFCCo-IP 技术进行了体内和体外结合验证。明确了PeaT1激活蛋白诱导烟草抗烟草花叶病毒(TMV)的作用机理。 激活蛋白通过降低烟草叶片中病毒RNA和外壳蛋白的含量、干扰TMV外壳蛋白的体外聚合阻碍病毒粒子的形成;获得了激活蛋白PeaT1蛋白单晶体,选用小角散射、X-衍射等技术获得了PeaT1NAC结构域的空间结构,得到了PeaT1的三级结构模型。圆二色谱分析证明,PeaT1结构中的β折叠是维持PeaT1二级结构稳定的骨架结构,结构模型中的孔洞是稳定的耐热中心。

开展了极细链格孢产激活蛋白发酵培养基和发酵条件的研究,建立了规模化发酵工艺,创制了国内首次登记的3%激活蛋白可湿性粉剂,产品已在全国多个地区多种作物上应用。田间试验结果表明,激活蛋白与其他技术配合使用对辣椒、番茄和烟草病毒病控制效果达到65% 以上,同时具有明显的增产和改善品质的作用。

本项目由项目申请单位独立完成,具有自主知识产权。研究期间获得3项国家发明专利(ZL 01128666.0ZL 03124744.XZL 200610152700.8),发表主要相关论文40余篇,出版《植物免疫与植物疫苗——研究与实践》 和《蛋白质农药》专著两部。

主办:中国农业科学院科技管理局              联系电话:010-82109427
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