Cry1Ab蛋白在不同土壤中的吸附与解吸

以转cry1Ab基因高粱为材料提取Cry1Ab蛋白，测定了Cry1Ab蛋白在6种土壤中的吸附与解吸，分析了Cry1Ab蛋白溶液浓度、土壤理化性质对Cry1Ab蛋白吸附与解吸的影响。结果表明，不同类型的土壤对Cry1Ab的吸附与解吸存在明显的差异，吸附量表现为红泥土〉灰化土〉青紫泥田〉黄筋泥〉黄松田〉红砂土，解吸量表现为灰化土〉青紫泥田〉红砂土〉黄筋泥〉红泥土〉黄松田；Cry1Ab蛋白溶液的浓度与吸附量和解吸量呈显著正相关，相关系数分别为0．86和0．99；土壤有机质、pH值与土壤吸附Cry1Ab蛋白的能力呈显著正相关，相关系数分别为0．83和0．82；土壤全氮、有效磷的含量与土壤吸附Cry1Ab蛋白呈正相关，土壤全氮、有效磷和速效钾的含量与解吸均呈负相关。土壤吸附、解吸Cry1Ab蛋白是加入Cry1Ab蛋白溶液的浓度及不同土壤的理化性质共同作用的结果。     

双Bt基因提高青花菜对菜粉蝶和小菜蛾抗性

以青花菜（Brassica oleracea L.ssp.italica）下胚轴为外植体,通过农杆菌介导的遗传转化方法将苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis）晶体毒蛋白基因Cry1Ac和Cry1C分别导入青花菜栽培品种绿彗星中,各获得35株卡那霉素抗性植株。分别以Cry1Ac和Cry1C特异引物对转基因植株进行PCR扩增,结果得到27株Cry1Ac阳性植株和13株Cry1C阳性植株。以目的基因Cry1Ac和Cry1C为探针,进行Southernblot分析,证明多数植株目的基因已经整合到青花菜基因组中。对含有单拷贝目的基因植株自交纯合后通过有性杂交获得带有Cry1Ac和Cry1C双价的转基因青花菜。利用RT-PCR检测Bt基因在转基因植株中的表达情况,发现不同株系间在RNA水平上存在显著的表达差异,部分株系中双价Bt同时得到表达。ELISA检测转基因植株Bt毒蛋白含量为0.12～0.82μg/gFW。结合室内和田间饲虫试验,证明抗虫效果与Bt毒蛋白表达水平正相关。通过多世代选择,获得高抗菜粉蝶（Pieris rapae L.）和小菜蛾（Plutella xylostella L.）的纯合转基因青花菜材料。双价抗虫基因共同作用,提高了青花菜的抗虫性。     

用合成多肽为半抗原制备Bt Cry1Ab的单克隆抗体

由于Bt Cry1Aa、Cry1Ab和Cry1Ac晶体蛋白之间具有很高的同源性(82%~90%),采用常规的单抗制备方法很难制取特异性强的Bt Cry1Ab单抗,为了制备抗Bt Cry1Ab蛋白的特异性单克隆抗体(MAB),本研究从NCBI获得了Bt Cry1Ab蛋白的氨基酸序列,根据ANTHEPORT和DNAStar软件对其抗原性、亲水性和表位性分析结果选定BtCry1Ab特异性肽段进行人工合成,并将其偶联于匙孔血蓝蛋白(KLH)免疫动物,应用细胞融合技术制备了抗该肽段的杂交瘤细胞22株。通过ELISA试验从中筛选出与Bt Cry1Ab天然蛋白产生特异性反应的单克隆抗体杂交瘤细胞株一株(3A10)。经检测,其分泌的抗体亚类为IgG1型;轻链属κ型;杂交瘤细胞株染色体数目为89~108条;用其制作的腹水对Bt Cry1Ab合成肽的反应效价为1∶1×107;对Bt Cry1Ab天然蛋白的反应效价为1∶1×104;纯化后的抗体对Bt Cry1Ab合成肽的效价为1∶1×108;对Bt Cry1Ab天然蛋白的效价为1∶2×104。抗体的相对亲和力为0.5μg/mL,对Bt Cry1Ab蛋白的最低可检测值为10ng/mL。ELISA结果显示,3A10杂交瘤细胞株所分泌的MAB能特异性识别合成肽和Bt Cry1Ab蛋白,而对同源的Cry1Ac和Cry1Aa蛋白无交叉反应;本研究所制备的Bt Cry1Ab单克隆抗体能够对常规棉和抗虫棉(Gossypium hirsutumL.)进行有效的区分,并且能特异性的识别其中的Bt Cry1Ab蛋白。     

苏云金杆菌Cry2Ab可溶蛋白的原核表达及多克隆抗体的制备

苏云金杆菌Cry2Ab蛋白是一类对鳞翅目昆虫有特异性毒性作用的毒素蛋白,已广泛应用于针对鳞翅目害虫的防治之中。依据苏云金杆菌cry2Ab基因序列设计一对全长引物,从苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)WB9菌株总DNA中克隆出cry2Ab基因全序列,构建Cry2Ab-PK表达载体,将获得的Cry2Ab-PK阳性克隆进行原核诱导表达,获得约90kD的Cry2Ab-GST融合蛋白,经批量纯化并切除GST标签后获得可溶Cry2Ab蛋白,约65kD。利用纯化Cry2Ab可溶蛋白免疫新西兰雄性大白兔(Oryctolagus cuniculus),制备Cry2Ab兔源多克隆抗血清,通过间接ELISA法测定Cry2Ab抗血清效价超过1:150000。Western blot测定结果表明,制备的Cry2Ab兔源抗血清能特异性识别Cry2Aa及Cry2Ab抗原蛋白,不能识别Cry1Ab及Cry3Aa抗原蛋白。研究结果对深入研究Cry2A毒素蛋白作用机理及毒素与受体间互作关系提供了技术支持。     

不同发育时期转基因高梁不同株系Cry1Ab蛋白含量的比较

高粱的害虫种类众多，影响着产量与品质，培育抗虫品种是重要的育种目标，但目前高粱中缺乏有效的抗螟虫资源，难以通过常规育种培育出抗螟虫的品种。张明洲（2002）成功地将来自Bt密码子优化的抗虫基因crylAb转入高粱中，并经农业部批准进入中间试验阶段。为有效和合理地利用这一抗虫资源，有必要了解crylAb基因的表达情况，本实验分析了田间自然条件下crylAb基因在不同发育时期的表达水平，并对不同转基因高粱株系的CrylAb蛋白含量进行了比较。     

苏云金芽胞杆菌cry1Ia基因的克隆、表达与活性研究

根据cry1Ia类基因的全长序列设计引物,以苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)菌株Btc008的总DNA为模板扩增出片段长为2.1kb的cry1Ia的全长基因,插入大肠杆菌(Escherichia coli)表达载体pET-21b,转化大肠杆菌BL21(DE3)菌株,诱导表达出81kD的蛋白。该蛋白由719个氨基酸组成,推导的分子量为81.2kD。该蛋白的氨基酸序列不同于已知的12种Cry1Ia蛋白,是一种新的Cry1Ia蛋白,该基因已被国际基因命名委员会正式命名为cry1Ia8。杀虫活性测定结果表明:Cry1Ia8对亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)和小菜蛾(Plutella xylostella)有很强的杀虫活性,LC50分别为0.268μg/g和2.227μg/mL,其杀虫效果与Cry1Ab和Cry1Ac相当。对大豆食心虫(Leguminivora glycinivorella)也有较好的活性,但对鞘翅目叶甲科害虫榆兰叶甲(Pyrrhalta aenescens)没有活性。该基因的获得将为我国抗虫转基因作物和工程菌的研制提供新的基因来源,为筛选延缓昆虫抗性产生的基因组合提供了重要依据。     

苏云金芽孢杆菌cry1Ia基因的克隆、表达与活性研究

根据cry1Ia类基因的全长序列设计引物，以苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）菌Btc008的总DNA为模板扩增出片段长为2.1kb的cry1Ia的全长基因，插入大肠杆菌（Escherichia coli）表达载体pET-21b，转化大肠杆菌BL21（DE3）菌株，诱导表达出81kD的蛋白。该蛋白由719个氨基酸组成，推导的分子量为81.2kDa。该蛋白的氨基酸序列不同于已知的12种Cry1Ia蛋白，是一种新的Cry1Ia蛋白，该基因已被国际基因命名委员会正式命名为cry1Ia8。杀虫活性测定结果表明：Cry1Ia8对亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）、小菜蛾（Plutella xylostella）有很强的杀虫活性，LC50分别为0.268 µg/g、2.227 µg/ml，其杀虫效果与Cry1Ab、Cry1Ac相当。对大豆食心虫（Leguminivora glycinivorella）也有较好的活性，但对鞘翅目叶甲科害虫榆兰叶甲（Pyrrhalta aenescens）没有活性。该基因的获得将为我国抗虫转基因作物和工程菌的研制提供新的基因来源，为筛选延缓昆虫抗性产生的基因组合提供了极为重要的依据。     

新型cry7Ab基因的鉴定克隆、表达与杀虫活性

本文应用PCR-RFLP法鉴定出Bt菌株HQ40中含有cry7Ab基因,并根据cry7A全长基因序列设计特异性引物,成功克隆了该基因。该基因核苷酸序列已经在国际基因库GeneBank中登记,其登录号为EU380678,并由Bt δ-内毒素基因国际命名委员会正式命名为cry7Ab4。通过穿梭载体pSTK 将该基因导入Bt 无晶体突变株中,获得工程菌HD7Ab4。SDS-PAGE分析表明cry7Ab4 基因在其中能正常表达,并形成菱形晶体。提取工程菌HD7Ab4和野生菌HQ40晶体蛋白,并在体外用胰蛋白酶酶解活化。分别对直翅目、鳞翅目和鞘翅目的害虫进行了杀虫活性测定。生测结果表明：Cry7Ab4蛋白trypsin酶解液对鞘翅目的大猿叶甲显示了一定的杀虫活性,其野生菌蛋白及表达蛋白酶解液LC50分别为231.59µg/ml及293.79µg/ml。表达产物虽不能使鳞翅目的小菜蛾、甜菜夜蛾和亚洲玉米螟死亡,但对它们的生长发育有明显的体重抑制作用。另外对马铃薯甲虫以及榆蓝叶甲也有体重抑制作用,而对直翅目的东亚飞蝗无毒。     

转Bt cry1Ah基因抗虫玉米的获得及其遗传稳定性分析

Btcry1Ah基因是从国内苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）分离株BT8中克隆鉴定的新型杀虫蛋白基因。研究利用该基因构建了植物表达载体pHUAh,用基因枪法转化玉米杂交组合Q31×Z31的胚性愈伤组织,得到13株阳性转基因玉米（Zea mays L.）植株。通过生物活性分析筛选得到了2个高抗转基因事件B1-1和B1-7,对其T1～T5代转基因植株进行了5代跟踪检测,结果表明,外源基因在玉米植株可以稳定表达,并且可以逐代稳定遗传。利用ELISA对不同转化事件以及同一转化事件不同组织部位的Cry1Ah蛋白的表达量进行分析,发现该基因在不同转化事件之间以及同一转化事件不同组织部位表达量都存在差异。对T2～T5代转基因植株田间虫测结果显示,转基因玉米对亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）具有显著的抗性,且逐代稳定遗传。B1-1和B1-7有望成为Bt抗虫玉米育种工作的备选材料。     

转基因水稻B2A68中抗虫蛋白Cry2Aa的表达特征和抗性分析

苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)基因的高效表达和稳定遗传对抗虫转基因水稻(Oryza sativa)的培育和商业化生产至关重要。转基因水稻B2A68是通过农杆菌介导法把双丙氨酰磷抗性基因(biplaphos resistance gene,Bar)和Bt杀虫晶体蛋白基因(insecticidal crystal proteins gene)Cry2Aa同时转入到恢复系D68中,培育出的抗除草剂、抗螟虫的两系早稻恢复系。本研究运用酶联免疫吸附测定(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测法研究了B2A68纯杂合基因型、不同组织及不同发育时期叶片中Cry2Aa蛋白的时空表达特征,并结合室内生测实验,揭示抗虫蛋白的表达水平、时期、部位与抗虫性的相关性。研究表明,转基因抗虫水稻B2A68纯合植株叶片中Cry2Aa蛋白表达量极显著高于杂合植株。乳熟期各器官中Cry2Aa蛋白含量为:叶片颖壳和脱壳籽粒茎秆和叶鞘(P0.05);腊熟期各器官中Cry2Aa蛋白含量为:叶片脱壳籽粒茎秆和颖壳(P0.05),但脱壳籽粒和叶鞘之间、叶鞘和茎秆之间、茎秆和颖壳之间的Cry2Aa蛋白含量差异不显著。从秧苗期到腊熟期的叶片中Cry2Aa蛋白含量表现为先升后降再升高的波动,且T_3、T_4两代波动趋势一致。二化螟幼虫(Chilo suppressalis)死亡率与乳熟期各器官中的Cry2Aa蛋白含量高度相关(r=0.837),稻纵卷叶螟幼虫(Cnaphalocrocis medinali)死亡率与各发育时期叶片中的Cry2Aa蛋白含量高度相关(r=0.988)。Cry2Aa蛋白含量较低的杂合植株叶片对稻纵卷叶螟幼虫的全部致死时间稍长,但不超过5 d。本研究结果对田间害虫的防治以及转基因水稻的育种都具有参考价值。     

Changes in Germination and Physiochemical Properties of Transgenic cry1Ab/cry1Ac Gene Rice During Long‐Term Storage

The changes in germination, free fatty acid (FFA), and viscosity of the transgenic Bacillus thuringiensis (Bt) rice expressing the cry1Ab/cry1Ac gene and its associated Bt protein were observed at three‐month intervals during 24 months of storage at ambient temperature and relative humidity. After nine months of storage, FFA of transgenic Bt rice was significantly lower than that of nontransgenic rice, while germination was significantly higher. Rates of change of FFA and germination in transgenic rice were lower than in nontransgenic rice. The content of Bt protein in the husk and in the brown rice both decreased 80% during 24 months of storage. Our observations suggest that transgenic Bt rice used in this study had long‐term storability.     

Cry1Ab转基因水稻的杂种优势表现及抗虫性鉴定

以携带Cry1Ab基因的"克螟稻"为抗虫供体亲本,将目标基因转导到优良恢复系"R6547"、"R818"中,配制的杂交稻组合表现良好的杂种优势水平,克服了"克螟稻"在常规粳稻育种实践中常出现的农艺性状差、前期生长势弱的缺陷。可溶性蛋白含量检测结果显示目标基因在杂交稻中仍能高水平的表达,并在人工接虫和自然发生条件下对稻纵卷叶螟、二化螟等鳞翅目害虫表现优良抗性。     

转基因抗虫水稻矮秆突变体的品质性状分析

对转cry1Ab基因抗虫水稻矮秆突变体的品质性状与原亲本秀水11进行了对比分析,发现在最高粘度、热浆粘度和冷胶粘度等RVA谱特征值上两者有显著差异,而在外观品质、碾磨品质、表观直链淀粉含量、胶稠度和淀粉粘滞特性的崩解值、消减值等淀粉食用品质方面基本相同,在蛋白、脂肪、灰分、矿物质和氨基酸等关键营养成分上也不存在显著差异,在蒸煮后的矮杆突变体米粒中也未检测到Cry1Ab杀虫蛋白。     

克螟稻秸秆cry1Ab基因表达产物对土壤生物学活性的影响

通过实验室条件下的秸秆还土试验 ,比较了转基因克螟稻及其亲本稻秸秆对土壤各微生物生理群的数量、土壤酶活性以及土壤呼吸强度的影响差异。与亲本对照相比 ,转基因克螟稻秸秆的添加对土壤好氧性细菌、放线菌和真菌的数量没有显著性影响 ;土壤氨化细菌、自生固氮菌和纤维素降解菌的数量在培养中期有些差异 ,但差异并不持续 ;对土壤蛋白酶、中性磷酸酶、脲酶和土壤呼吸强度没有显著性影响 ;土壤脱氢酶对转基因克螟稻秸秆的添加极其敏感。转基因克螟稻秸秆处理土壤中脱氢酶的活性在培养的前 9周明显地高于非转基因秸秆处理土壤 (p <0 0 5 )。尽管如此 ,培养 63d后 ,两种秸秆处理土壤脱氢酶活性差异逐渐消失。试验结果表明 ,转Bt基因克螟稻秸秆中的cry1Ab蛋白对土壤可培养的微生物没有明显的毒害作用     

Indicated detection of two unapproved transgenic rice lines contaminating vermicelli products

We analyzed the DNA fragments extracted from four rice vermicelli products. The Bacillus thuringiensis (Bt) rice line, which has a construct similar to the GM Shanyou 63 line, was detected in some vermicelli products by identification of the junction region sequence between rice Act1 promoter and the Cry1Ac gene, and that between Cry1Ac and nos. In addition, we also detected a different Bt rice line by means of the junction region sequence between the maize ubiquitin promoter and cry1Ab gene and that between the cauliflower mosaic virus 35S promoter and the hygromycin phosphotransferase in some vermicelli products. Accordingly, we for the first time have detected the two transgenic Bt rice lines contaminating rice vermicelli samples. Furthermore, we developed a duplex real-time polymerase chain reaction (PCR) method for the simultaneous detection of both Bt rice lines.     

Potential gene exchange between Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki and Bacillus spp. in soil in situ

The possible transfer of genes from Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki (Btk) to indigenous Bacillus spp. was investigated in soil samples from stands of cork oak in Orotelli (Sardinia, Italy) collected 5 years after spraying of the stands with a commercial insecticidal preparation (FORAY 48B) of Btk. Two colonies with a morphology different from that of Btk were isolated and identified as Bacillus mycoides by morphological and physiological characteristics and by 16S rDNA analysis. Amplification by the polymerase chain reaction (PCR) of the DNA of the two isolated B. mycoides colonies with primers used for the identification of the Btk cry genes showed the presence of a fragment of 238 bp of the cry1Ab9 gene that had a similarity of 100% with the sequence of the cry1Ab9 gene present in GenBank, indicating that the isolates of B. mycoides acquired part of the sequence of this gene from Btk. No cells of Btk or B. mycoides carrying the 238-bp fragment of the cry1Ab9 gene were isolated from samples of unsprayed control soil. However, the isolates of B. mycoides were not able to express the partial Cry1Ab protein. Hybridization with probes for IS231 and the cry1Ab9 gene suggested that the inverted repeated sequence, IS231, was probably involved in the transfer of the 238-bp fragment from Btk to B. mycoides. These results indicate that transfer of genes between introduced Btk and indigenous Bacillus spp. can occur in soil under field conditions.     

高粱抗病基因SbSGT1的克隆及原核表达

为探究高粱抗病基因SbSGT1的功能,以高粱BTx623为材料,利用RNA反转录得cDNA,以cDNA为模板扩增出全长SbSGT1基因,并对其进行生物信息学分析。进一步构建pET-28a-SbSGT1重组质粒进行原核表达,并分别对表达菌株、诱导温度以及异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)诱导浓度进行了优化。结果表明,SbSGT1全长1 095 bp,编码364个氨基酸,蛋白理论分子大小约为40.45 kDa,蛋白质等电点为5.0。进化树分析表明,SbSGT1与玉米和水稻的亲缘性较高;蛋白质序列分析表明,SbSGT1蛋白为亲水性蛋白,定位在细胞质中;二级结构预测发现其α螺旋和无规则卷曲占比最高,分别达到43.41%和45.88%。原核表达结果表明,SbSGT1最佳表达菌株为大肠杆菌BL21(DE3),最佳诱导温度和IPTG浓度分别为25℃和0.8 mmol·L^-1。本研究为进一步探究SbSGT1基因在高粱抗病机理中所发挥的生物学功能奠定了基础。