植物凝集素在植物保护中的研究进展

植物凝集素最早发现于1888年,Stillmark在蓖麻（RicinuscommunisL．）籽萃取物中发现了一种细胞凝集因子,它具有凝集红细胞的作用。它是一类具有特异糖结合活性的蛋白,具有一个或多个可以与单糖或寡糖特异可逆结合的非催化结构域。根据植物凝集素亚基的结构特征,植物凝集素分成4种类型：部分凝集素、全凝集素、嵌合凝集素、超凝集素;     

植物凝集素在病虫害防治中的研究进展

植物凝集素是一种含有非催化结构域并能可逆结合到特异单糖或寡糖上的植物 (糖 )蛋白。植物凝集素的抗病虫作用与它最重要的性质糖结合专一性有关。由于其特定的作用机理 ,人们愈来愈多地把它用于病虫害防治。本文综述了植物凝集素的生理作用、抗性机理以及它在病虫害防治中的研究进展     

转抗虫基因烟草植株对棉铃虫幼虫抗性能力的研究

作者等对转CpTI基因烟草植株进行了抗棉铃虫能力的评估。用死亡率、蜕皮指数、平均体重、生物总量和植株受害程度等5个指标,综合判断转基因植株的抗性水平。结果表明,检测的10株转基因植株中对棉铃虫表现为高抗、中抗的各占4株,低抗的占2株。高抗植株测试虫校正死亡率达90％以上,中抗植株测试虫校正死亡率达75％以上,差异显著,在高抗植株上生长的测试虫蜕皮指数低于标准的30％,总虫重仅为对照的1％,中抗植株上生长的测试虫蜕皮指数是标准的30％～40％,总虫重为对照的3％～7％。综合分析结果表明,高、中抗植株对棉铃虫的抗性明显。     

苏云金杆菌晶体蛋白基因在培育抗虫作物上的应用

苏云金杆菌Bacillus thuringiensic,简称B.t)。是10多个目500多种昆虫的病原细菌。其杀虫作用主要是晶体蛋白(也称δ—内毒素)在幼虫中肠酶液作用下溶解,活化而显示毒,引起中肠上皮细胞组织肿胀和破裂,致使昆虫死亡。长期以来,人们把B.t产品当作一种杀虫剂,直接施于作物上。直到70年代,基因工程脱颖而出,人们     

抗同翅目昆虫的相关基因及其转基因抗虫植物研究进展

植物抗虫基因工程为控制害虫的危害提供了新的途径。目前,对同翅目害虫具抗虫活性的基因有三种来源,(1)植物:如植物凝集素基因、番茄抗线虫基因Mi等;(2)微生物:如异戊烯转移酶抗性基因;(3)动物:如来自一些昆虫的蛋白酶抑制素基因。其中一些基因已被成功地转入植物体内,并且获得的转基因抗虫植物对同翅目害虫的生长、发育、繁殖能力等方面都具有一定的抑制作用,表现出这些抗虫基因在防治这类害虫中的应用潜力。雪花莲凝集素可通过人工饲料或转基因作物进入昆虫体内,并通过营养级传递于天敌,进而对天敌造成直接或间接的影响。     

转基因抗虫水稻研究介绍

水稻是重要粮食作物之一 ,全世界有 30多亿人口以稻米为食。全世界每年由于水稻害虫的为害造成稻米损失近 1 0 0 0万 t。我国水稻常年种植面积0 .33亿 hm2 左右 ,占世界种植面积的 2 2 .8% ,总产量为 1 .6亿多吨 ,占世界产量的 36.9%。然而由于遭受害虫的严重威胁 ,近年主要虫害面积稻飞虱达0 .1 7亿 hm2 ,三化螟达 0 .1 2亿 hm2 ,二化螟达 0 .0 5亿 hm2 ,防治费用高达 1 0亿元以上。　　化学农药防治害虫虽然起着重要的作用 ,但随着时间的推移 ,化学农药导致环境污染 ,杀死害虫的同时也杀死有益昆虫及害虫天敌 ,破坏了生态的平衡。特别是由…     

抗感褐飞虱水稻遗传群体差异蛋白质组分析

为明确抗感褐飞虱Nilaparvata lugens水稻遗传群体在细胞水平的生理变化差异,通过蛋白质组学法对抗褐飞虱水稻遗传群体16W19-1-1和感稻飞虱水稻遗传群体16W45水稻叶片的差异蛋白质组进行研究,采用串联质谱标签标记和液相色谱-串联质谱联用仪进行差异蛋白质谱分析,利用Mascot search results软件进行搜库以确定差异表达蛋白,应用qPCR技术对差异蛋白关联基因在抗感褐飞虱遗传群体中的表达情况进行验证分析。结果表明,从抗感褐飞虱遗传群体中共鉴定出7 625个蛋白,其中差异蛋白229个,涉及上调蛋白156个,下调蛋白73个,主要集中在代谢蛋白、氧化还原蛋白和应激蛋白,主要参与了氰胺基酸代谢、牛磺酸代谢、聚糖降解、脂肪酸链伸长等通路。最终找到9个关键蛋白,关联6种酶,分别为γ-谷氨酰基转移酶、β-葡糖苷酶、β-N-乙酰-D-氨基葡萄糖酶、谷氨酸脱羧酶、甚长链烯酰-CoA还原酶和甚长链3-氧酰辅酶,对应8个基因。表明以上6种酶与植物抗虫性关系密切,可能在上述水稻品系抗褐飞虱中起着重要作用。     

转Bt 基因抗虫玉米对棉铃虫杀虫活性的初步评价

国内外在转 Bt基因抗虫作物的研究和应用上已取得重大进展 ,其中 Bt抗虫棉已在美国、澳大利亚、中国等进入商品化应用阶段 ,近年来种植面积增长很快 ,并取得了显著的经济、生态和社会效益。 1 997年下半年 ,我国农业部分别批准了孟山都公司申报的保铃棉○R在河北省商业化生产和 Bt玉米在我国多省份的田间种植。其中保铃棉 ○R已由河北省定名为新棉 33B,1 998年在全省实际种植了近 1 0万 hm2 ,1 999年的种植面积已达 1 5万 hm2 。我国自主研制的 Bt抗虫棉也于 1 998年开始商品化应用 ,当年种植面积即达 1 0万 hm2以上 ,1 999年推广总面积…     

转基因抗虫玉米环境安全性及我国应用前景

转基因抗虫玉米在生产上应用对于促进玉米增产、保障国家粮食安全具有巨大潜力。种植转基因玉米的环境安全性是公众对于应用这一生物技术产品最为关心的问题。本文从基因漂移、对玉米田节肢动物多样性的影响、靶标害虫的抗性及其治理策略和转基因抗虫玉米研发应用现状及其经济效益等方面对转基因抗虫玉米的生态影响研究进行了回顾,分析了种植转基因抗虫玉米的潜在生态风险,展望了我国转基因抗虫玉米的应用前景。     

36个小麦审定和区试品种(系)的抗白粉病基因推导

明确我国当前小麦审定和区试品种含有的抗白粉病基因, 可为这些品种在小麦抗病育种中的应用及品种合理布局和轮换提供依据。本研究采用24个不同毒性的小麦白粉菌菌株对36个小麦审定和区试品种(系)进行抗白粉病基因推导, 参试品种(系)与46个已知抗病基因小麦品种(系)抗谱比较的结果表明, 11个小麦审定品种中有5个品种对所有供试白粉菌菌株表现抗性, 结合亲本溯源, 推测其中有3个品种可能携有Pm21基因; 另外6个审定品种中有5个品种可能含有抗病基因Pm2, 且其对应的亲本或亲本组合中含有抗病基因Pm2。25个区试品种(系)中有3个可能含有Pm21, 10个含有Pm2, 1个含有Pm2+6,2个含有Pm4b,1个含有Pm8。另外, 参试的36个品种(系)中还有9个品种(系)和已知基因品种抗谱存在一定差异。总体上, 推导出已知基因的品种以含有Pm2基因的品种最多, Pm21基因的品种次之, 建议在生产上加强对Pm21基因品种(系)特别是已审定的携有Pm21基因品种的推广和应用, 应该注意一些省份在育种和生产上应慎用或少用含Pm2基因的品种(系)。     

Identifying proteins with insecticidal activity: use of encoding genes to produce insect-resistant transgenic crops

Crops resistant to insect attack offer an alternative strategy of pest control to a total reliance upon chemical pesticides. Transgenic plant technology can be a useful tool in producing resistant crops, by introducing novel resistance genes into a plant species. This technology is seen very much as forming an integral component of a crop management programme. Several different classes of plant proteins have been shown to be insecticidal towards a range of economically important insect pests from different orders; in some cases a role in the defence of specific plant species against phytophagous insects has been demonstrated. Genes encoding insecticidal proteins have been isolated from various plant species and transferred to crops by genetic engineering. Amongst these genes are those that encode inhibitors of proteases (serine and cysteine) and α-amylase, lectins, and enzymes such as chitinases and lipoxygenases. Examples of genetically engineered crops expressing insecticidal plant proteins from different plant species, with enhanced resistance to one or more insect pests from the orders Lepidoptera, Homoptera and Coleoptera are presented. The possibility of ‘pyramiding’ different resistance genes to improve the effectiveness of protection and durability is discussed and exemplified. The number of different crop species expressing such genes is very diverse and ever-increasing. The viability of this approach to crop protection is considered. © 1998 SCI.     

半夏凝集素基因的克隆及转基因烟草对蚜虫的抑制作用

采用同源序列克隆方法,通过设计特异性引物从甘肃西和半夏叶片基因组DNA中克隆到1条1 069 bp的半夏凝集素基因pta,与以同科内植物的mRNA为模板扩增得到的凝集素基因序列的同源性很高,达到98%以上,功能区完整,具有1条信号肽和3个甘露糖结合区,GenBank登录号AY725425。用该基因替换pBI121载体的GUS基因,正向插入35S启动子之下,构建了植物表达载体pBI-pta。通过农杆菌介导法转化烟草,从20株Kan抗性植株中得到PCR检测阳性植株14株,证明pta已整合到烟草基因组中。对随机挑取的7株PCR阳性植株进行了抗蚜虫(Myzus persicae)筛选试验,结果表明:不同株系蚜口密度抑制率在22.5%~89.4%,平均蚜口密度抑制率56.2%。     

国槐凝集素基因的克隆及其功能

植物凝集素是一类能高度特异可逆结合到单糖或寡糖上的蛋白,含有至少一个非催化结构域,近年来在农作物抗虫工程中得到了广泛关注。本文从豆科植物国槐中克隆得到了一个新的凝集素基因SjLectin并初步研究了其对小菜蛾的抗性功能。从国槐幼叶中提取总RNA,采用RT-PCR法分离克隆出SjLectin基因的cDNA片段,该基因在GenBank中登录号为KC140286.1。SjLectin基因全长837 bp,编码279个氨基酸组成的蛋白。该蛋白与其他豆科凝集素的同源性均高达66%以上,属于豆科凝集素家族中的一员。在35S启动子控制下,利用根癌农杆菌介导法转化烟草品种W38,获得了该基因的抗卡那霉素植株。通过PCR和RT-PCR法筛选阳性转基因植株,证明SjLectin基因已经转化到烟草基因组中并在转录水平上得到了有效表达。接虫试验证明,阳性植株对小菜蛾的抑制率平均达62.2%。     

植物病毒在媒介昆虫体内的垂直传播研究进展

对于多数植物病毒而言,其在田间的自然扩散主要依赖昆虫等介体生物,而媒介昆虫的垂直传播是植物病毒长期存在并发生的重要原因。对媒介昆虫垂直传播病毒机制的研究不仅可以为未来开发高效低毒农药奠定基础,更可为植物病毒与昆虫的互作和病毒病的预测预报提供新的视野及角度。媒介昆虫在植物病毒传播过程中的具体作用在近几年被广泛研究。该文综述了近年来植物病毒在昆虫体内垂直传播的研究进展,包括昆虫传播植物病毒的方式、植物病毒在昆虫体内的垂直传播方式以及虫媒病毒垂直传播的可能机制等。在整个垂直传播的过程中,植物病毒的衣壳蛋白、磷蛋白和媒介昆虫唐氏综合症细胞黏附分子、硫酸乙酰肝素糖蛋白、热激蛋白以及卵黄原蛋白,甚至共生菌都有参与。最后,基于媒介昆虫和植物病毒的关系对未来植物病毒病的绿色防控和生物防控进行了展望。     

植物病毒与媒介昆虫互作促进其传播的研究进展

近年来植物病毒病频发,严重制约着农作物的产量与品质。绝大多数植物病毒依赖媒介昆虫进行传播,而传播的关键是病毒如何突破昆虫的肠屏障、唾液腺屏障和卵屏障等多个生物屏障。植物病毒一方面利用其外壳蛋白或非结构蛋白突破媒介昆虫的中肠屏障和唾液腺屏障;另一方面则与昆虫体内卵黄原蛋白、共生菌以及精子表面蛋白发生特异性互作,促进病毒跨越卵障碍,最终实现病毒在昆虫体内复制。此外,植物病毒还能通过侵染寄主植物影响其防御性状,间接改变媒介昆虫生理及其行为反应,促进病毒在植物间的传播。该研究对植物病毒突破昆虫生物屏障的分子机制,以及植物病毒-植物-媒介昆虫互作对于病毒传播的影响进行了综述,并对阻断病毒传播的方法进行展望。     

基因工程技术提高烟草抗病虫性的研究进展

烟草既是重要的经济作物,同时又是双子叶模式植物,因此以烟草为对象展开研究一方面可以阐明异源基因的功能,另一方面有可能获得对病虫害抗性提高的有实用价值的转基因烟草株系。本文综述了近年来国内外利用转基因技术,在验证抗病虫害基因功能、提高烟草抗病虫害生物逆境方面的研究进展,以期为其他作物的抗病虫害研究提供借鉴。     

植物蛋白酶抑制剂抗虫基因工程研究进展

蛋白酶抑制剂抗虫基因工程为提高植物的抗虫能力提供了一种新的策略。与其它来源的抗虫蛋白相比，植物蛋白酶抑制剂有很多独特的优点。蛋白酶抑制剂的抗虫机理尚不完全清楚，影响其抗虫效果的因素也很多。文中列举分析了PI抗虫作用的机理以及目前研究的新进展，提出植物蛋白酶抑制剂抗虫基因工程中存在的问题和进一步解决的办法。     

Plant and insect virus-like particles: emerging nanoparticles for agricultural pest management

Virus-like particles (VLPs) represent a biodegradable, biocompatible nanomaterial made from viral coat proteins that can improve the delivery of antigens, drugs, nucleic acids, and other substances, with most applications in human and veterinary medicine. Regarding agricultural viruses, many insect and plant virus coat proteins have been shown to assemble into VLPs accurately. In addition, some plant virus-based VLPs have been used in medical studies. However, to our knowledge, the potential application of plant/insect virus-based VLPs in agriculture remains largely underexplored. This review focuses on why and how to engineer coat proteins of plant/insect viruses as functionalized VLPs, and how to exploit VLPs in agricultural pest control. The first part of the review describes four different engineering strategies for loading cargo at the inner or the outer surface of VLPs depending on the type of cargo and purpose. Second, the literature on plant and insect viruses the coat proteins of which have been confirmed to self-assemble into VLPs is reviewed. These VLPs are good candidates for developing VLP-based agricultural pest control strategies. Lastly, the concepts of plant/insect virus-based VLPs for delivering insecticidal and antiviral components (e.g., double-stranded RNA, peptides, and chemicals) are discussed, which provides future prospects of VLP application in agricultural pest control. In addition, some concerns are raised about VLP production on a large scale and the short-term resistance of hosts to VLP uptake. Overall, this review is expected to stimulate interest and research exploring plant/insect virus-based VLP applications in agricultural pest management. © 2023 Society of Chemical Industry.     

绿色荧光蛋白在植物病理学研究中的应用

绿色荧光蛋白（green fluorescent protein, GFP）是生命科学研究中的一种重要报告基因,本文在论述GFP的发现、结构和发光原理的基础上,从抗病基因的亚细胞定位、启动子活性分析、病原菌 植物互作研究和基因表达分析等方面讨论GFP在植物病理学研究中的应用。     

Insect midgut structures and molecules as targets of plant‐derived protease inhibitors and lectins

The midgut of insects is involved in digestion, osmoregulation and immunity. Although several defensive strategies are present in this organ, its organization and function may be disturbed by some insecticidal agents, including bioactive proteins like lectins and protease inhibitors (PIs) from plants. PIs interfere with digestion, leading to poor nutrient absorption and decreasing amino acid bioavailability. Intake of PIs can delay development, cause deformities and reduce fertility. Ingestion of PIs may lead to changes in the set of proteases secreted in the insect gut, but this response is often insufficient and results in aggravation of the malnutrition status. Lectins are proteins that are able to interact with glycoconjugates, including those linked to cell surfaces. Their effects on the midgut include disruption of the peritrophic matrix, brush border and secretory cell layer; induction of apoptosis and oxidative stress; interference with nutrient absorption and transport proteins; and damaging effects on symbionts. In addition, lectins can cross the intestinal barrier and reach the hemolymph. The establishment of resistant insect populations due to selective pressure resulting from massive use of a bioactive protein is an actual possibility, but this can be minimized by the multiple mode‐of‐action of these proteins, mainly the lectins. © 2018 Society of Chemical Industry