Cry1Ac抗性亚洲玉米螟对四种Bt蛋白的交互抗性

种Bt蛋白Cry1Ac、Cry1Ab、Cry1Ah和Cry1Ie对敏感品系ACB-BtS和抗性品系ACB-AcR的毒力,结果显示,ACB-AcR对Cry1Ah的相对抗性倍数达14.9倍,有显著的交互抗性;对Cry1Ab的相对抗性倍数为4.3倍,交互抗性水平较低;对Cry1Ie的相对抗性倍数为0.9,即无交互抗性.4种蛋白对抗、感品系的EC50表明,ACB-AcR品系对Cry1Ac蛋白产生了显著的抗性,相对抗性达到32.6倍,对Cry1Ah和Cry1Ab有低水平的交互抗性,而对Cry1Ie没有交互抗性.     

Cry1Ba3蛋白对亚洲玉米螟杀虫活性测定及其与BBMVs的结合分析

提取并纯化Cry1Ba3蛋白截短片段,用饲喂人工饲料的方法对亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）初孵幼虫进行生物活性测定。结果显示,Cry1Ba3截短片段对亚洲玉米螟有良好的杀虫活性（LC50=5.29 μg/g,95%置信限为3.96～7.10 μg/g）。而纯化的Cry1Ac蛋白60 ku的活性片段对亚洲玉米螟初孵幼虫的杀虫活性LC50为0.83 μg/g。提取亚洲玉米螟5龄幼虫的BBMVs,用纯化的Cry1Ba3和Cry1Ac蛋白进行竞争结合试验,结果显示Cry1Ba3与Cry1Ac在亚洲玉米螟中肠的结合没有竞争作用,说明两种毒素在亚洲玉米螟BBMVs上可能存在不同的受体。     

亚洲玉米螟对Cry1Ab蛋白抗性的遗传规律与分子机理

意义与目的亚洲玉米螟[Ostrinia furnaca-lis(Guene)]是长期为害玉米、高粱、谷子、棉花等作物的重要害虫。转BtCry1Ab基因抗虫玉米、棉花等在整个生育期其植株能表达Cry1Ab杀虫蛋白,为玉米螟的防治开辟了新的途径。室内汰选条件下亚洲玉米螟能对Cry1Ab杀虫蛋白产生抗性,这将严重威胁到转基因玉米、棉花等的可持续利用。研究亚洲玉米螟对Cry1Ab蛋白抗性的遗传规律与分子机理,对田间抗性监测、延缓抗性产生及抗性治理具有重要的理论和实际意义。材料与方法采自陕西省田间的亚洲玉米螟自然种群,在室内用无琼脂半人工饲料中加入一定量的…     

亚洲玉米螟中肠类钙黏蛋白Cry1A毒素结合区对Cry1Ac毒素杀虫活性的影响

通过原核表达及亲和层析获得亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis中肠类钙黏蛋白Cry1A毒素结合区MPR及其在Cry1Ac抗性玉米螟中的突变体MPR-r2多肽片段。采用饲料混合法测定了MPR和MPR-r2及其分别与Cry1Ac毒素混合对亚洲玉米螟幼虫的杀虫效果。结果表明,MPR和MPR-r2多肽片段对亚洲玉米螟幼虫都有一定的杀虫作用;当MPR多肽片段与Cry1Ac毒素混合时,杀虫活性具有加性效应,而MPR-r2多肽片段与Cry1Ac毒素混合的杀虫效果则没有显著提高。     

Cry1Ac和Cry2Ab蛋白对大草蛉生长发育及酶活力的影响

为明确转Cry1Ac和Cry2Ab基因棉花对大草蛉的影响,运用Bt蛋白与人工饲料混合的方法,以大于转基因棉花叶片中蛋白含量20倍的剂量饲喂大草蛉初孵幼虫,初步研究了Cry1Ac和Cry2Ab对大草蛉生物学参数和消化酶、解毒酶活性的影响。结果表明：取食含Bt蛋白饲料的大草蛉幼虫的发育历期、体重、蛹重、成虫体重、羽化率等生物学参数与对照相比均没有显著差异;在大草蛉幼虫体内可以检测到含量较高的Cry1Ac和Cry2Ab蛋白,分别为974.92~1 282.39 ng/g鲜重和5 592.62~6 082.92 ng/g鲜重,而在大草蛉成虫体内检测到的Cry1Ac和Cry2Ab蛋白含量非常低,分别为0.29~0.39 ng/g鲜重和50.34~56.71 ng/g鲜重;取食含Bt蛋白的饲料对大草蛉幼虫的类胰蛋白酶、类胰凝乳蛋白酶、氨肽酶和谷胱甘肽-S-转移酶活性有一定的影响,但对大草蛉成虫影响与对照差异不显著。表明大草蛉取食含Bt蛋白的人工饲料后,虽然体内可以检测到一定含量的Bt蛋白,但对大草蛉的生长发育并没有显著的直接不利影响。     

亚洲玉米螟和黏虫幼虫取食Cry1F蛋白后的中肠组织病理变化

为了明确Cry1F杀虫蛋白对亚洲玉米螟和黏虫两种重要玉米害虫的作用机制,本文通过透射电镜观察了亚洲玉米螟和黏虫4龄幼虫取食含Cry1F蛋白人工饲料后的中肠组织病理变化,并与其取食含Cry1Ab蛋白人工饲料后的组织病理变化进行了比较。亚洲玉米螟和黏虫4龄幼虫取食Cry1F蛋白48 h后中肠杯状细胞发生了明显的病变,主要表现为：细胞微绒毛肿胀、脱落;细胞核变形,质膜和核膜界限不清晰;染色质发生固缩、贴近核膜;线粒体拉伸变形数量减少,严重的发生空泡化;内质网肿胀与断裂、数量减少,与取食含Cry1Ab蛋白人工饲料相比,玉米螟和黏虫中肠组织发生的病变程度相似。本研究可为Cry1F作为转基因玉米重要的杀虫蛋白在未来亚洲玉米螟和黏虫防治中更好地发挥作用提供理论依据。     

亚洲玉米螟对Cry9Ee与Cry1Ab蛋白的交互抗性分析

Cry9Ee是近年来发现的对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)等害虫具有高毒力的蛋白,具有良好的应用前景。为了明确亚洲玉米螟对Cry9Ee和Cry1Ab蛋白是否存在交互抗性,本文首先分别表达、活化、纯化了Cry9Ee和Cry1Ab蛋白,进而对敏感和Cry1Ab抗性亚洲玉米螟进行生物活性测定;随后对2种蛋白在敏感亚洲玉米螟中肠刷状缘膜囊泡(brush border membrane vesicles,简称BBMVs)上的结合进行分析比较。生物活性测定结果表明,Cry9Ee和Cry1Ab蛋白的活性片段对敏感亚洲玉米螟的LC₅₀分别为3.04和0.89 μg/g;而Cry9Ee活性片段在5.00 μg/g的浓度下,对Cry1Ab蛋白抗性亚洲玉米螟致死率高达96%,与对敏感种群活性相当。竞争结合试验表明,Cry9Ee和Cry1Ab两种蛋白间不存在竞争结合,推测它们在亚洲玉米螟中肠上存在不同的受体。综合生物活性测定及体外结合试验两方面结果得出结论：亚洲玉米螟对Cry9Ee与Cry1Ab蛋白不存在交互抗性。cry9Ee基因可以作为理想的候选基因,用于我国新一代转基因抗虫玉米的研制,为延缓和克服亚洲玉米螟对转基因抗虫玉米抗性的产生提供重要保证。     

2015—2021年亚洲玉米螟对Cry1Ie杀虫蛋白的敏感性监测

为明确亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis田间种群对Cry1Ie杀虫蛋白的敏感性,于2015—2021年连续7年从黄淮海夏玉米区和北方春玉米区7省14地采集亚洲玉米螟田间种群,采用人工饲料混合法评价其对Cry1Ie杀虫蛋白的敏感性。结果表明,Cry1Ie杀虫蛋白对54个亚洲玉米螟田间种群的抑制中浓度LC₅₀介于0.65~6.28 μg/g之间,其中对2016年齐齐哈尔种群的LC₅₀最低,对2017年肇东种群的LC₅₀最高;LC₉₅介于4.99~70.29 μg/g之间,其中对2015年合肥种群的LC₉₅最低,对2017年松原种群的LC₅₀最高。在LC₅₀水平上,相较于室内对照种群,最敏感种群和最不敏感种群分别为2018年铁岭种群和2017年肇东种群,抗性倍数分别为0.26和1.17。虽然各地理种群对Cry1Ie杀虫蛋白的敏感性存在差异,但均处于敏感水平,且是自然选择的结果,表明Cry1Ie杀虫蛋白可用于亚洲玉米螟田间种群的防治。     

Cry1Ac的绿色荧光蛋白GFP标记及其在棉铃虫幼虫中肠的定位分布

为了明确Cry1Ac蛋白在棉铃虫体内与中肠组织的相互作用,采用重叠PCR方法将Bt-cry1Ac基因和绿色荧光蛋白GFP基因融合,构建含Cry1Ac毒蛋白和绿色荧光蛋白GFP原核表达载体,并在大肠杆菌大量表达。利用荧光显微镜观察发现,表达Cry1Ac-GFP融合蛋白的大肠杆菌在蓝光激发下发出绿色荧光。将含有融合蛋白的菌液拌入人工饲料饲喂3龄棉铃虫幼虫96h,取棉铃虫幼虫中肠做冰冻切片并在荧光显微镜下观察。结果显示,取食含有Cry1Ac-GFP融合蛋白饲料的棉铃虫幼虫中肠能够发出强烈荧光。比较Cry1Ac杀虫蛋白敏感和抗性棉铃虫幼虫中肠的发光部位,敏感棉铃虫幼虫的中肠围食膜已经消失,肠壁细胞发出强烈的荧光,而抗性棉铃虫的围食膜较健全并发出荧光。     

Cry1Ba3、Cry1Ia8蛋白对Cry1Ac抗性小菜蛾的杀虫活性研究

利用2种苏云金芽胞杆菌原毒素Cry1Ba3、Cry1Ia8及其组合,分别对Cry1Ac抗性种群小菜蛾幼虫进行生物活性测定。结果表明Cry1Ba3、Cry1Ia8对2种目标试虫均有高毒力,LC50分别为0.2175、0.6706μg/mL;Cry1Ba3毒力3倍于Cry1Ia8。2种蛋白混配的结果也表现出高毒力,LC50为0.4375μg/mL,没有显著的协同增效作用,也不存在拮抗。敏感与抗性小菜蛾种群生测结果统计分析比较,结果表明这2种蛋白及其组合与Cry1Ac并无交互抗性。     

亚洲玉米螟的寄主植物种类

为探明亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)的寄主植物种类,对13科38种植物进行了田间笼罩接虫试验和室内生物测定,并通过组建实验种群生命表分析了不同寄主植物对亚洲玉米螟生长发育和繁殖的影响。田间试验结果表明,亚洲玉米螟寄主植物有8科20种,酸模叶蓼是最适宜寄主植物,其次为玉米、谷子、薏苡等;在酸模叶蓼、玉米等11种植物上还发现了第2代幼虫。室内试验结果表明,在室内饲养条件下,亚洲玉米螟能在9科25种寄主植物上完成生活史,其中以向日葵为寄主植物的亚洲玉米螟种群增长最快,其次为玉米。研究表明,亚洲玉米螟的寄主植物共有9科27种,较适宜寄主植物有酸模叶蓼、玉米、谷子、苍耳和葎草,其中在玉米上的生长发育和繁殖最佳。     

The effects of diet on the detection of resistance to Cry1Ac toxin in Australian Helicoverpa armigera Hübner (Lepidoptera: Noctuidae)

The effects of raw or heat-denatured soybean flour in an artificial diet on the detection of Cry1Ac resistance in Helicoverpa armigera were examined. Resistant neonate larvae reared on denatured soybean flour diet showed resistance factors of 7980 and 16,901 at the LC₅₀ and LC_99.9 levels, respectively. By comparison, resistance could not be detected in neonate larvae reared on raw flour diet. Third instar larvae reared on denatured flour diet showed resistance factors of 322 and 21,190 at the LC₅₀ and LC_99.9 levels. Resistance was not detected in third instar larvae reared on raw flour diet. There was 68% survival of resistant neonate larvae on Bollgard II cotton leaf feeding assays, compared to 100% mortality in a susceptible strain. We conclude that detection of CRY1Ac resistance in H. armigera from Australia can be masked, if an artificial diet gives chronic exposure to potent, protease inhibitors present in raw soy flour.     

我国东北地区亚洲玉米螟种群发生动态与寄主植物来源

为明确我国东北地区亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)不同世代的种群动态及寄主植物来源,利用性诱捕器监测了其不同世代的种群动态,并以雄蛾翅的稳定性同位素δ13C为标记鉴定其寄主植物的光合作用类型。结果表明,亚洲玉米螟成虫越冬代始见期在5月底,第1代终见期在9月中旬。公主岭、齐齐哈尔、沈阳等地越冬代和第1代亚洲玉米螟幼虫主要以C4植物为寄主,以C4植物为寄主的种群占所有种群的比例分别为72.19%~97.71%和95.18%~100%;2014年公主岭、齐齐哈尔、沈阳等地之间越冬代和第1代亚洲玉米螟幼虫以C3植物为寄主的种群比例无显著差异,2013年公主岭和2014年沈阳的越冬代和第1代幼虫期之间以C3植物为寄主的种群比例差异显著。研究表明,东北地区以C3植物为寄主的亚洲玉米螟种群较少。     

Interaction of Cry1Ac toxin (Bacillus thuringiensis) and proteinase inhibitors on the growth, development, and midgut proteinase activities of the bollworm, Helicoverpa zea

Potential resistance development to Bt cotton in certain lepidopterans has prompted research to develop strategies that will preserve this environmental-friendly biotechnology. Proteinase inhibitors are potential candidates for enhancing Bt toxicity against lepidopteran pests and for expanding the spectrum of control for other insects. Interactions of Bt toxin from Bacillus thuringiensis and proteinase inhibitors were investigated by monitoring growth, development, and gut proteinase activities of the bollworm, Helicoverpa zea. Several proteinase inhibitors were combined with Bt protoxin Cry1Ac in artificial diet and fed to newly molted 3rd-instar bollworm larvae to determine effects on larval body weight and length, pupation progress, and mortality rate. Major midgut proteinase activities, including caseinase, tryptic, and chymotrypsin activities, were examined after treatment. A concentration of Bt at a level causing minimal mortality (<10%), was mixed with the following proteinase inhibitors: benzamidine, phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF), and N-α-tosyl-l-lysine chloromethyl ketone (TLCK). When compared with controls, the synergistic effect of Bt toxin and proteinase inhibitors caused significant decreases in mean larval weight and length over time. Midgut samples tested against the substrates azocasein, α-benzoyl-dl-arginine-p-nitroanilide (BApNA), and N-succinyl-alanine-alanine-proline-phenylalanine-p-nitroanilide (SAAPFpNA) showed significant decreases in the protease activity of larvae fed Bt plus inhibitor versus control. Interaction of Bt and proteinase inhibitors significantly retarded larval growth and resulted in developmental delay and up to 20% mortality.     

Effect of fraxinellone on growth and digestive physiology of Asian corn borer, Ostrinia furnacalis Guenee

A limonoid, fraxinellone significantly reduced the relative growth rate, food consumption rate as well as the efficiency of conversion of ingested food of the Asian corn borer, Ostrinia furnacalis when incorporated into artificial diets at concentration of 10 ppm and above. After being fed with diets that contained fraxinellone for 24 h, the larval midguts of O. furnacalis possess significantly lower activities of α-amylase and non-specific proteases and higher activities of cytochrome P450s. In vitro, the compound did not inhibit the activities of α-amylase and non-specific proteases extracted from the larval midguts. The modes of action of fraxinellone against the insect were discussed.     

转cry1Ab/cry2Aj玉米对亚洲玉米螟的抗性评价

为探讨转cry1Ab/cry2Aj玉米对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)的抗性,采用室内生测和田间人工接虫鉴定方法评价了6个转cry1Ab/cry2Aj玉米品系对亚洲玉米螟的杀虫效果,并利用酶联免疫吸附法(ELISA)测定了Cry1Ab蛋白在各品系主要组织的表达水平.结果显示,亚洲玉米螟幼虫取食转基因玉米各品系雄穗、苞叶、花丝和雌穗48 h后死亡率在90％左右,取食心叶的死亡率在70％左右,96h后大部分幼虫死亡,而取食非转基因玉米的死亡率为3.3％～8.7％;春播和夏播田转基因玉米叶片、茎秆、雌穗基本没有被害,而对照玉米叶片、茎秆、雌穗被害严重,春播和夏播玉米平均每株分别有2.9、2.3头幼虫和蛹,2.8、3.4个蛀孔,隧道长度为7.5、14.2 cm,雌穗被害级别为5.3和5.1;6个转基因玉米品系中Cry1Ab蛋白在心叶、雄穗、花丝、苞叶和雌穗中稳定表达.综合评价认为,转基因玉米各品系在整个生育期内对亚洲玉米螟有很好的抗性,其中N50品系抗虫效果最佳,可以作为抗虫转多基因玉米育种的备选材料.     

吉林省不同地区亚洲玉米螟发生世代的变化

为明确吉林省不同地区亚洲玉米螟发生世代的变化,对吉林省东部、中部和西部3个生态区28个县(市)的亚洲玉米螟成虫产卵时期、幼虫发育和化蛹等情况进行了系统调查。结果显示,东部生态区大部分地区亚洲玉米螟只有1个落卵高峰期,未发现第1代幼虫化蛹,仍为1代发生区,而在伊通县和集安市有部分幼虫化蛹,已由1代发生区变为1代为主兼1.5代发生区;中部生态区大部分地区有2个落卵高峰期,未发现第2代幼虫化蛹,已由1.5代发生区变为完全2代发生区,而在双辽市和梨树县出现第3代低龄幼虫,已变为2代为主兼2.5代发生区;西部生态区大部分地区有2个落卵高峰期,未发现第2代幼虫化蛹,仍为2代发生区,而在通榆县出现第3代低龄幼虫,已由2代发生区变为2代为主兼2.5代发生区。表明随着全球气候变暖,吉林省亚洲玉米螟的世代发生数有增加的趋势。     

棉铃虫对Cry1Ac抗性的稳定性及其对适合度的影响

为明确棉铃虫Helicoverpa armigera（Hübner）对苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis（Bt）Cry1Ac毒蛋白抗性的稳定性及其适合度变化,利用生物测定的方法研究了Cry1Ac抗性品系棉铃虫转到正常饲料饲养后的抗性衰退及再次筛选后抗性的恢复情况,并比较了敏感、抗性和抗性衰退后各品系间的适合度差异。在失去选择压的情况下,高抗品系棉铃虫对Cry1Ac的抗性迅速衰退,经过4代后抗性水平由最初的3626.67倍下降到1436.67倍;到第12代时抗性水平已低于10倍,随后品系保持较稳定的低抗水平;当重新进行抗性再筛选时,其抗性水平可快速恢复,抗性倍数快速回升,5代后恢复到1123.33倍。与敏感品系相比,高抗棉铃虫品系的适合度明显降低,相对适合度仅为0.33,但转到正常饲料连续饲养14代后,棉铃虫适合度明显上升,相对适合度为0.87,主要表现为卵孵化率和幼虫存活率等显著提高。