Bacillus thuringiensis营养期杀虫蛋白Vip3与其转基因植物研究进展

苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)是目前应用最多的生物杀虫剂。它能够产生多种杀虫因子,其中,最主要的是杀虫晶体蛋白(Insecticidal Crystal Proteins,ICPs)和营养期杀虫蛋白(Vegetative insectici-dal protein,Vip)。当前,大部分商业化利用的转基因作物均为杀虫晶体蛋白类,随着这些转基因作物种植面积的扩大,害虫对这些较为单一的杀虫蛋白产生抗性已成为一个严峻的问题。Vip3是Vip杀虫蛋白中的一类,不形成蛋白晶体,和ICPs在进化上没有同源性;其对鳞翅目、鞘翅目和同翅目等害虫具有毒杀作用,抗虫谱较广。目前,已经把Vip3基因导入了水稻、玉米和棉花等多种作物中,为作物抗虫育种、延缓害虫产生抗性和减少作物产量损失等带来新的前景。     

苏云金芽孢杆菌营养期杀虫蛋白Vip3A研究进展

营养期杀虫蛋白(Vegetative Insecticidal Proteins,VIP)Vip3A是苏云金芽胞杆菌(Bacillus thurigiensis,Bt)在营养生长对数中期开始分泌的一类杀虫蛋白,其广泛存在于Bt菌中,现已发现8类37种,在遗传上比较保守。与杀虫晶体蛋白(Insecticidal Crystal Proteins,ICPs)相比,Vip3A蛋白具有热不稳定性,其杀虫机理与ICPs也不同,并且Vip3A蛋白与不同Bt杀虫晶体蛋白具有协同增效作用,这为筛选新的杀虫基因、构建特异高毒力工程菌和转基因抗虫植物以及杀虫分子机理等基础研究提供了新的思路。     

转基因技术科普知识(4)

<正>(续第7期第34页)10.虫子吃了抗虫转基因作物会死,人吃了为什么没事?抗虫转基因作物中的Bt(苏云金芽孢杆菌)蛋白是一种高度专一的杀虫蛋白,只能与靶标害虫肠道上皮细胞的特异性受体结合,引起害虫肠穿孔,造成靶标害虫死亡。只有靶标害虫的肠道上含有这种蛋白的结合位点,而非靶标害虫、哺乳动物肠道细胞没有该蛋白的结合位点,因此不会造成伤害。Bt制剂作为生物杀虫剂的安全使用记录已有70多     

食品安全与人体健康(六)

正(续第5期第43页)虫子都不吃的抗虫转基因水稻,人能吃吗?答:可以放心食用。抗虫转基因水稻中的Bt蛋白是一种高度专一的杀虫蛋白,只能与鳞翅目害虫肠道上皮细胞的特异性受体结合,引起害虫肠麻痹,造成害虫死亡。只有鳞翅目害虫的肠道含有这种蛋白的结合位点,而人类肠道细胞没有该蛋白的结合位点,因此不会对人体造成伤害。而且,人类发现Bt蛋白的来源生物苏云金芽孢杆菌已有100年,Bt制剂作为生物杀虫剂的安全使用记录已有70多年,大规模种植和应用Bt玉     

害虫对转Bt基因作物的抗性及治理

转Bt基因作物可在植株体内表达来源于苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)的杀虫蛋白,在害虫控制中起着重要作用,但害虫也随之对Bt作物不可避免地产生抗性,逐渐威胁着Bt作物的可持续利用。了解Bt毒素的作用机理及害虫对Bt毒素的抗性机制将有助于制定行之有效的抗性治理策略,如高剂量/庇护区策略、多毒素策略、使用新的杀虫毒素和抗性监测等。这些策略或措施将有利于延缓害虫抗性,延长Bt作物的使用寿命,促进Bt作物的可持续利用。     

苏云金芽孢杆菌杀虫机理及害虫对其抗性机制的研究进展

苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)杀虫晶体蛋白具有高度专一性,其只对靶标害虫有效,对天敌等其他昆虫无害,转Bt基因植物和Bt杀虫剂是目前世界上产量最大、应用最广泛的生物防治技术。通过对Bt的发现和分类、Bt的结构与功能、Bt毒蛋白的杀虫机理、昆虫对Bt的抗性机制及昆虫体内Bt受体蛋白与抗性的关系等研究现状的论述与分析,对Bt作物害虫抗性治理策略和前景进行了展望。     

害虫对苏云金芽孢杆菌的抗性及其延缓措施

苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis,简称Bt)在害虫防治中发挥着重要作用。现已表明,有近20种昆虫可对Bt生物制剂产生抗性,转Bt基因作物的释放更加剧了害虫的抗性进化。开展害虫的抗性研究,加强对Bt基因的保护,对持续利用Bt生物制剂和转Bt基因作物具有非常重要的意义。     

Bt基因及其在抗鞘翅目害虫上的应用

苏云金芽孢杆菌是目前研究最深入的杀虫微生物,其杀虫蛋白基因也是应用最广泛和最有发展潜力的抗虫基因。近年来,鞘翅目害虫尤其是金龟甲科害虫对作物的危害日趋严重,是作物生长中最主要的害虫之一。本文介绍了苏云金芽孢杆菌及其抗虫机制,并对该基因在鞘翅目害虫防治方面的研究进展进行了总结。     

ICP蛋白和VIP蛋白杀虫机理和毒性专一性的分子基础

苏云金芽胞杆菌在其整个生命周期中可产生2种不同类型的专一性极强的杀虫蛋白,一种是在其产孢过程中形成的杀虫晶体蛋白(ICPs),包括晶体毒素(Cry)和细胞裂解毒素(Cyt),前者对鳞翅目、鞘翅目、双翅目、鳞翅目和双翅目或鳞翅目和鞘翅目以及线虫具有专一的杀虫活性,后者在体外具广泛的溶细胞活性,但其杀虫谱较窄,杀虫活性较低;另一种是在营养生长期合成并分泌到胞外的非晶体杀虫蛋白即营养期杀虫蛋白(VIPs),具有与杀虫晶体蛋白相似的毒性活性和专一性.然而,这3种蛋白的分子结构和毒性机理各不相同.本文综述了ICP蛋白和VIP蛋白的杀虫机理和害虫抗性产生的分子基础,以及营养期杀虫蛋白的发现和应用对延缓或防止害虫针对ICP蛋白产生抗性的意义.     

农业转基因生物知识问答（3）

（续第2期）问：为什么说食用转基因抗虫水稻是安全的？答：根据国家农业转基因生物安全委员会对转基因抗虫水稻的安全性评价结果,以及中国疾病预防控制中心营养与食品安全所、农业部农产品质量监督检验测试中心（北京）等单位检测验证表明,转基因抗虫水稻“华恢l号”和“Bt汕优63”（Bt是苏云金芽孢杆菌的简称1与非转基因对照水稻同样安全．消费者可放心食用。1．从科学机理看转基囚水稻中的Bt蛋白是一种高度专一的杀虫蛋白,只能与鳞翅目害虫肠道上皮细胞的特异性受体结合,引起害虫肠麻痹,造成害虫死亡。人类肠道上皮细胞没有该蛋白的结合位点,对于哺乳类动物来说不是毒蛋白,因此不会对人体造成伤害。2．从营养学评价结果看转基因水稻与非转基因对照水稻在主要营养成分、微量元素含量以及抗营养因子等方面,没有生物学意义上的差异。     

光杆状菌属细菌杀虫毒素研究进展

Bt制剂的大量使用及表达Bt毒素的转基因植物的应用已引发了抗性昆虫种群的发展,光杆状菌属细菌产生的杀虫毒素蛋白是一类高效、杀虫谱广的新型杀虫蛋白,使得有限的用来开发转基因抗虫作物的基因资源得到了补充。对近年来发现的Tc蛋白毒素复合体、PirAB双元毒素及其致软毒素(Mcf)的最新研究进展进行了综述,并对今后的研究方向提出了见解。     

Bt基因和Bt蛋白检测技术研究进展

通过转基因技术将可表达杀虫特性蛋白的Bt基因转入大豆、水稻等农作物中,培育出优良的抗虫品种,从而在不使用农药等有害物质的前提下,对病虫害起到高效防治作用。然而动物试验及临床研究发现,Bt蛋白可能导致哺乳动物的免疫器官和免疫细胞损伤,也可能影响基因库的遗传结构及群体遗传多样性,对土壤特异生物类群功能、土壤生物多样性以及土壤酶活性等也有不同程度的影响,且Bt蛋白有可能沿着食物链在人体内富集,对人体形成潜在的危害。因此,开展对Bt基因和Bt蛋白的监控研究是必要的,该文对Bt的相关研究现状作一简要综述。     

Comparative Analysis of Bacillus thuringiensis Vip3Aa57 and Vip3Aa62 Insecticidal Activities

Bacillus thuringiensis (Bt) exhibits strong insecticidal activity and is harmless to non-target organisms such as human and animals. Bt becomes the most commonly used environment-friendly insecticidal microorganism. However, the insecticidal activities of different Bt strains variy significantly. Therefore, it is particularly important to compare the insecticidal activities of different strains and explore their insecticidal effector mechanisms to expand Bt insecticidal spectrum and enrich transgenic resources. Here, the insecticidal activities of Vip3Aa57 and Vip3Aa62 strains, carrying vegetative insecticidal protein-encoding genes that were inserted into the expression vector pET-21b and transformed into Escherichia coli Rosetta (DE3) strain, expressing 88 ku protein, were compared. Vip3Aa57 protein reportedly displayed body weight inhibition effect on Spodoptera exigua without affecting Heliothis armigera while Vip3Aa62 protein was known to have strong insecticidal activity against S. exigua (LC50=5.124 ng ? mg-1). A low H. armigera activity (LC50=870.1 ng ? mg-1) was observed. The paraffin sectioning results showed that Vip3Aa57 protein affected S. exigua midgut cell morphology. The laser confocal microscopic imaging results showed that Vip3Aa57 bound to receptors in the midgut without damaging the midgut tissue morphology. This study would be conducive for making full use of Bt strains in the soil to compare the insecticidal activities of different Vip insecticidal genes. It could thus provide significant help in revealing the underlying insecticidal mechanisms of Vip3Aa insecticidal genes, developing new insecticidal proteins and delaying pest resistance problems.     

外源基因在转基因抗虫油菜中的遗传行为

为了选育出稳定的转基因抗虫油菜新品种，采用卡那霉素抗性分析和PCR检测技术对转基因抗虫油菜中Bt杀虫蛋白基因的遗传行进行了研究，连续三代的研究结果表明，Bt杀虫蛋白基因以单拷贝、杂合地整合到转基因植株（T01，T02，T03，T05，T06，T07，T08）的基因组中，并稳定地遗传给后代，纯合转基因株系杂交分析表明，在不同T0转基因植株中Bt杀虫蛋白基因整合位点是不同的，T01和T05或T03和T08的Bt杀虫蛋白若整位点是同源染色体的不同座位，而其他转基因植株的Bt杀虫蛋白若整位点是在非同源染色体上。     

从转基因水稻中提取Bt毒蛋白的方法与效率

用正交试验法比较了几种常用的Bt毒蛋白提取剂的提取效率，得到了最佳提取剂及提取条件；测定了该条件下得到的提取液的杀虫活性。结果表明：各种提取条件对总蛋白及Bt毒蛋白提取效率的影响规律大致相似,最佳提取条件下所得的提取液具有很高的杀虫活性。     

一株对鳞翅目蔬菜害虫具有广谱高毒力的新Bt菌株

从河北省土壤分离出苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)MB-15菌株,利用室内生物活性测定的方法,与Bt标准菌株HD-1的杀虫毒力进行比较,结果发现该菌株胞晶混合液对棉铃虫(Helicoverpaarmigera)、甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)、小菜蛾(Plutella xylostella)、斜纹夜蛾(Spodoptera litura)和菜青虫(Pieris rapae)等5种鳞翅目蔬菜害虫的毒力均高于标准菌株Bt HD-1胞晶混合液。对发酵液各组分活性的分析发现,该菌株的上清液对胞晶混合物的杀虫活性有明显的增效作用。光学显微镜下观察该菌株伴胞晶体为菱形,SDS-PAGE分析显示其伴胞晶体主要由130.0 kDa和65.0 kDa两种晶体蛋白组成。利用PCR-RFLP对其杀虫基因型进行鉴定,结果表明该菌株含有cry1Ac、cry2Aa、cry1I和vip3Aa基因。推断该菌株是一株对鳞翅目蔬菜害虫的防治具有潜在的商业开发价值的Bt野生株。     

转Bt基因抗虫玉米根茬和根际土壤中Cry1Ab杀虫蛋白的田间降解动态

【目的】研究转cry1Ab杀虫蛋白基因玉米收获后玉米根茬及其根际土壤中Cry1Ab杀虫蛋白的降解动态,比较两种Bt玉米根茬和根际土壤中Cry1Ab杀虫蛋白的降解速度。【方法】以两种表达Cry1Ab杀虫蛋白的Bt抗虫玉米MON810和Bt11为材料,采用ELISA方法测定玉米收获后根茬残体和根际土壤中Cry1Ab杀虫蛋白的田间降解动态。【结果】转Bt基因玉米根茬残体和根际土壤中杀虫蛋白是逐渐降解的,Bt玉米MON810根茬中Cry1Ab杀虫蛋白含量较高,降解的速度也较慢,收获后8个月时还不能完全降解;Bt玉米Bt11根茬中Cry1Ab杀虫蛋白含量较低,降解速度比MON810根茬中Cry1Ab杀虫蛋白降解速度快,到7个月时已检测不到Cry1Ab杀虫蛋白。Bt玉米MON810根际土壤中Cry1Ab杀虫蛋白的降解较Bt11的慢,MON810和Bt11根际土壤分别在8个月和7个月时检测不到Cry1Ab杀虫蛋白。【结论】种植过Bt11和MON810抗虫玉米的田块,在第二年春播农作物已经出土时,其根茬和根际土壤中残留的Cry1Ab杀虫蛋白尚不能完全降解,还有少量残留。