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苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis, Bt)是研究最早也最为深入的昆虫病原细菌,其制剂被广泛用作环境友好型生物杀虫剂。在芽胞形成期,该菌能大量产生由杀虫晶体蛋白(insecticidal crystal proteins, ICPs)组成的伴胞晶体,可占细胞干重的20-30%。同重同位素相对与绝对定量(iTRAQ)技术是近年来最新开发的一种新的蛋白质组定量研究技术,并且已被广泛的应用。为了揭示与芽胞形成和ICPs高效表达相关的代谢途径的调控机制,我们运用iTRAQ技术分析了Bt CT-43菌株的蛋白质组。我们在7h、9h、13h和22h共4个时期的8个样品(设两个生物学重复)中,最后鉴定到1756个蛋白质。结果显示,各时期两两之间差异蛋白数量最多的是7h versus22h,其后依次是9h versus22h、7h versus13h和13h versus22h,而7h与9h之间的差异蛋白数量最少。这些情况反映出正形成芽胞的细胞与非芽胞形成的细胞之间的代谢活动存在较大的差异,这应该是Bt芽胞形成和ICPs高效表达相关的基因表达与代谢途径调控的真实写照。iTRAQ鉴定到的13h所有蛋白质进行了蛋白相邻类的聚簇(COG)分析,数量在前8位的COG类群依次是：R(一般功能预测蛋白)、E(氨基酸转运与代谢)、J(翻译、核糖体结构和生物起源)、C(能量的产生与转化)、K(转录)、S(未知功能)、G(碳水化合物的转运与代谢)和M(细胞被膜生物起源、外膜)。这也表明在芽胞形成期氨基酸转运与代谢、转录与翻译、碳与能量代谢等生理活动发生了显著的变化,这些是符合Bt的代谢活动规律的。为了探讨与ICPs基因高效表达相关的代谢途径的调控机制,我们通过iTRAQ技术深入分析了CT-43菌株的全基因组范围的定量全蛋白质组。我们发现,在芽胞形成期许多蛋白酶和氨基酸代谢,特别是支链氨基酸(BCAAs),变得更加活跃。对数期储存的聚β-羟基丁酸和羟基丁酮和一些“低质”原料一起为芽胞和伴胞晶体的形成提供大量的碳源和能源物质。特别提出的是,三羧酸循环在芽胞形成期被明显修正与补充。与通过电子传递系统产生能量相关的酶和色素在数量上显著增加。最后,ATP合成酶(F0F1-ATPase)的大多数亚基在芽胞形成期显著上调。我们的结果也从蛋白质组水平系统地揭示了与芽胞和伴胞晶体形成相关的氨基酸、能源物质来源和能量供应的代谢调控机制。