中國農業科學院是國家設立的中央級農業科研機構,是全國綜合性農業科學研究的最高學術機構,是農業及農業科學技術戰略咨詢機構,是三農領域國家戰略科技力量,擔負著全國農業重大基礎與應用基礎研究、應用研究和高新技術研究的任務,致力于解決我國農業及農村經濟發展中公益性、基礎性、全局性、戰略性、前瞻性的重大科學與技術問題。
院級獎成果
極細鏈格孢激活蛋白生物農藥創制
主要完成單位 :中國農業科學院植物保護研究所
主要完成人員 :邱德文,楊秀芬,曾洪梅,劉崢,郭立華,袁京京,周利輝,王勇
起 止 時 間 :1986年1月—2005年11月
獲 獎 情 況 :中國農業科學院科學技術成果獎
內 容 提 要 :
本項目自主研制的極細鏈格孢激活蛋白是通過誘導植物抗病性來控制病害的新型生物農藥,擁有自主知識產權。該蛋白不直接殺死植物病原菌,而是通過調動或增強植株自身的免疫功能,控制或減輕病害的發生和發展,提高作物產量和品質。本項研究自2002年院長基金一級人才項目支持以來,先后得到國家“973計劃”、“863計劃”項目和北京市科技項目的支持。成果申報單位在開展了極細鏈格孢菌株鑒定與分子改良、蛋白純化與鑒定、基因克隆與表達、蛋白結構與功能、誘導植物抗病性作用機制的基礎研究上,進一步開展了激活蛋白工業化生產技術研究和田間應用效果評價,2009年,3%極細鏈格孢激活蛋白獲得了農業部藥檢所農藥登記證,成為我國自主研制的第一個蛋白質農藥。
利用反向遺傳學方法從極細鏈格孢菌(Alterneria tenuissima)中克隆出新功能激活蛋白基因peaT1;構建了激活蛋白基因peaT1的大腸桿菌和畢赤酵母表達系統;獲得了高效表達的基因工程菌株E. coli PeaT1和P. pastoris PeaT1。確定了重組表達蛋白具有誘導煙草對TMV的抗性、提高水稻幼苗抗旱性和促進小麥低溫生長的功能;探討了PeaT1激活蛋白誘導多種植物抗病、促生長的作用機制。研究揭示激活蛋白PeaT1是通過啟動植物SA信號傳導途徑,促進抗病相關物質積累,激發植物提高對病原菌的抗性;研究發現在煙草細胞膜上有PeaT1的結合蛋白,并用BIFC和Co-IP 技術進行了體內和體外結合驗證。明確了PeaT1激活蛋白誘導煙草抗煙草花葉病毒(TMV)的作用機理。 激活蛋白通過降低煙草葉片中病毒RNA和外殼蛋白的含量、干擾TMV外殼蛋白的體外聚合阻礙病毒粒子的形成;獲得了激活蛋白PeaT1蛋白單晶體,選用小角散射、X-衍射等技術獲得了PeaT1中NAC結構域的空間結構,得到了PeaT1的三級結構模型。圓二色譜分析證明,PeaT1結構中的β折疊是維持PeaT1二級結構穩定的骨架結構,結構模型中的孔洞是穩定的耐熱中心。
開展了極細鏈格孢產激活蛋白發酵培養基和發酵條件的研究,建立了規模化發酵工藝,創制了國內首次登記的3%激活蛋白可濕性粉劑,產品已在全國多個地區多種作物上應用。田間試驗結果表明,激活蛋白與其他技術配合使用對辣椒、番茄和煙草病毒病控制效果達到65% 以上,同時具有明顯的增產和改善品質的作用。
本項目由項目申請單位獨立完成,具有自主知識產權。研究期間獲得3項國家發明專利(ZL 01128666.0;ZL 03124744.X;ZL 200610152700.8),發表主要相關論文40余篇,出版《植物免疫與植物疫苗——研究與實踐》 和《蛋白質農藥》專著兩部。