蘇云金芽胞桿菌殺蟲晶體蛋白質Cry7Cal的結構及其與功能的關系研究的開題報告

蘇云金芽胞桿菌殺蟲晶體蛋白質Cry7Cal的結構及其與功能的關系研究的開題報告一、研究背景和意義芽胞桿菌是一類廣泛存在于自然界中的細菌，它們能夠產(chǎn)生一種名為晶體蛋白的毒素來抵御其它的微生物或害蟲，因此也被認為是一種天然的生物農(nóng)藥。蘇云金芽胞桿菌是其中的一種，它的晶體蛋白質Cry7Cal具有明顯的殺蟲活性，對棉鈴蟲等害蟲有很好的防治效果。因此對于Cry7Cal的研究具有重要的意義。二、研究目的和內容本研究的主要目的是探究蘇云金芽胞桿菌殺蟲晶體蛋白質Cry7Cal的結構和功能之間的關系，具體研究內容包括：1.通過組織培養(yǎng)和純化技術獲得Cry7Cal的高純度樣品；2.利用X射線晶體學等手段對Cry7Cal的三維結構進行解析，并探究其中的重要功能位點；3.進行生物學功能實驗驗證Cry7Cal對棉鈴蟲等害蟲的殺蟲作用，同時探究Cry7Cal的毒力機制。三、研究方法和步驟1.組織培養(yǎng)和純化：在合適的培養(yǎng)條件下利用芽胞桿菌活化蘇云金菌株，收集其晶體蛋白，并通過離心、柱層析等技術獲得高純度的Cry7Cal樣品。2.X射線晶體學解析：利用蛋白質表達、結晶、X射線衍射、數(shù)據(jù)收集、分子替代以及密度修復等手段解析Cry7Cal的三維結構。3.生物學功能實驗：采用毒力測定、生物學活性測定等方法驗證Cry7Cal的殺蟲作用，并進一步研究其毒力機制。四、預期結果和創(chuàng)新點1.預計能夠成功獲得高純度的Cry7Cal樣品，并獲得其三維結構的解析；2.通過實驗驗證Cry7Cal對棉鈴蟲等害蟲的殺蟲作用，并明確其毒力機制；3.發(fā)掘Cry7Cal結構與功能之間的關系，發(fā)現(xiàn)其中的重要功能位點，為后續(xù)的農(nóng)藥開發(fā)提供基礎支持；4.本研究結果可望為生物農(nóng)藥的研發(fā)提供新的思路和方向。五、研究難點和解決方法1.Cry7Cal的純化和結晶難度較大，需要在培養(yǎng)條件的優(yōu)化、離心、柱層析等技術上下功夫以獲得高純度的樣品；2.結晶和解析過程中需要測試多組晶體的數(shù)據(jù)，需要耗費大量的實驗時間和精力；3.毒力測定過程中需要進行嚴格的安全措施和對養(yǎng)殖環(huán)境的嚴格控制，同時也需要采用嚴謹?shù)慕y(tǒng)計方法進行數(shù)據(jù)分析。六、進度計劃1.第一年：完成Cry7Cal樣品的純化和結晶，初步利用X射線晶體學技術獲取其組成元素；2.第二年：確定Cry7Cal的原子結構、功能位點和毒力進行實驗驗證，并初步探究其毒力機制；3.第三年：完成實驗結果驗證，撰寫論文并答辯，完成畢業(yè)設計。七、參考文獻1.Guo,S.etal.(2019).Cry7Ca1,atoxinfromBacillusthuringiensis,istoxictoLepidopteraandhashighactivityagainstblackcutworm.JournalofInvertebratePathology,16,107245.2.杜明揚(2016).殺病菌毒素的結構和毒力機制.微生物學通報,2,105-108.