苏云金芽胞杆菌(Bacillus thlringiensis,Bt)是土壤中广泛存在的革兰氏阳性细菌,其典型特征是在芽胞期能够产生对多种昆虫和线虫具有毒杀活性的伴胞晶体蛋白(parasporal crystal protein,简称Cry蛋白)。Bt制剂是世界上开发时间最长、产量最大、应用最成功的活菌类生物杀虫剂,其杀虫功效主要依赖于Cry蛋白。目前对Bt杀虫机制的研究也主要集中在Cry蛋白上。最近的研究成果表明Bt是昆虫和线虫病原菌,所以对Bt中Cry蛋白以外其他致病因子的挖掘及作用机制的研究是非常必要的。鉴于秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)遗传背景清晰,通体透明且易于观察培养等优点,我们选取模式生物秀丽隐杆线虫作为宿主来挖掘并详细研究Bt中的致病因子,主要研究内容与结果如下:1)苏云金芽胞杆菌新型致病因子ColB的挖掘与功能验证我们在实验中发现Bt晶胞混合物毒杀秀丽隐杆线虫活性远远高于纯化的晶体蛋白,并且高毒力Bt芽胞可以在线虫体内完成生活史,暗示Bt芽胞在线虫体内萌发所释放的致病因子可能参与入侵宿主的过程。Bt中存在一类转录调控因子PlcR,能够调节多种致病因子的表达。根据PlcR在启动子区的特异性结合位点PlcR box,我们通过生物信息学分析得到苏云金芽胞杆菌YBT-1518中84个潜在PlcR调控的致病因子,从中选取在许多Bt菌株中保守存在的金属蛋白酶类潜在致病因子ColB作为对象进行下一步的研究。我们发现在体外培养时,ColB能够正常表达并受到PlcR调控。而当Bt被线虫取食后,体内的Bt能够超量表达ColB。另外,在对数中期以及稳定期时,Bt在线虫体内ColB的表达量要远远高于同时期在体外培养基中的表达量。纯化的ColB对线虫有一定的毒杀活性,且ColB可以帮助Bt在线虫体内的萌发与定植。以上结论充分证明ColB是Bt中一类新型的致病因子,其受PlcR调控且在Bt侵染线虫的过程中起着重要作用。2)致病因子通过作用肠道细胞上皮连接参与Bt侵染线虫为了进一步了解Bt中致病因子参与杀虫的机制,我们根据Bt在线虫体内生活史以及转录组学数据推测Bt分泌的致病因子可能作用于线虫肠道细胞与细胞的连接部位,即上皮连接(epithelial junction)。晶胞混合物对上皮连接的破坏作用远远大于纯化的晶体蛋白,说明芽胞的存在对上皮连接的破坏至关重要。然而当plcR缺失突变后Bt对上皮连接的破坏明显减弱,证明破坏上皮连接的部分致病因子受PlcR调控。选取PlcR调控的致病因子CoflB以及Bmp1纯蛋白处理线虫,发现它们都能够破坏肠道细胞上皮连接,最终在病理学上表现为线虫肠道的破坏。以上研究结果充分说明Bt芽胞在线虫肠道中萌发所释放的致病因子可以破坏线虫肠道细胞上皮连接从而破坏肠道,帮助Bt入侵宿主,加速杀虫。本研究鉴定了 Bt中一个新型致病因子并揭示了 Bt中致病因子如何协同Cry蛋白,帮助Bt入侵并最终毒杀线虫的过程,为Bt作为线虫病原菌提供了理论依据;同时也提出了一种全新的Bt侵染线虫模式,为Bt防控植物寄生线虫提供了重要的指导作用。