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。     

粉纹夜蛾离体细胞对Bt Cry1Ac毒素的抗性发展及其交互抗性

以Cry1Ac活性毒素逐代筛选抗性粉纹夜蛾离体细胞BTI-TN-5B1,抗性发展速度呈S形曲线,经56代选择后,抗性比上升至1 280倍.在去除选择压力后,抗性比逐渐下降.低水平抗性细胞抗性衰退较快,而高水平抗性细胞抗性衰退较缓慢.抗性比衰退至1.5倍的细胞在复筛后抗性比恢复较快.抗性细胞对苏云金杆菌工程菌GC-91(Bt GC-91)、苏云金杆菌鲇泽亚种(B.t.awazai)和苏云金杆菌库斯塔克亚种(B.t.kurstaki)的复合毒素晶体的活性毒素都具有较高的交互抗性,但对农药无交互抗性,对杆状病毒的敏感性也没发生变化.     

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。     

苏云金芽孢杆菌Cry8Ca2蛋白的纯化与活性的研究

cry8 Ca2基因是本实验室自行分离克隆的一种新型苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)杀虫晶体蛋白基因,其表达130 kDa蛋白对铜绿异丽金龟(Anomala corpulenta)和黄褐异丽金龟(A.exoleta)幼虫具有较高的活性。本研究对Cry8Ca2蛋白原毒素及胰凝乳蛋白酶消化片断的纯化条件及活性进行研究,最适的消化条件为质量比1∶20,37℃,消化1 h。通过阴离子交换层析得到纯的活性毒素蛋白。用原毒素与纯化的毒素对铜绿丽金龟幼虫进行生测,Cry8Ca2原毒素蛋白的LC₅₀为0.47μg/g土,纯化的毒素的LC50为0.08μg/g土,毒素的杀虫活性可以达到原毒素的6倍。     

球形芽胞杆菌Cry48Aa/Cry49Aa毒素在苏云金芽胞杆菌中的共表达及杀蚊活性

球形芽胞杆菌Cry48Aa/Cry49Aa复合杀蚊毒素对库蚊有高毒力,并能杀死二元毒素BinA/BinB抗性蚊虫,是一种比较有潜力的新型杀蚊毒素蛋白,但Cry48Aa在野生菌株中表达量较低限制了该毒素的开发与应用。本文将cry48Aa基因启动子置换,并将cry48Aa和cry49Aa在苏云金芽胞杆菌中进行共表达。SDS-PAGE检测重组蛋白表达,可见120 kD左右的Cry48Aa蛋白带和53 kD的Cry49Aa蛋白带,cry48Aa在自身启动子下表达量偏低,在置换强启动子Pcry1Aa后表达量明显提高,但Cry48Aa仍低于Cry49Aa的表达量。重组菌株BMB171-pBU-cry48Aa-cry49Aa和BMB171-pBU-Pcry1Aa-cry48Aa-cry49Aa产生典型的双锥型和方形2种晶体。两菌株发酵液对实验室饲养的二元毒素敏感(CqSL)和抗性致倦库蚊(CqRL/C3-41)品系4龄幼虫都表现出高毒力,LC₅₀分别为3.05和3.45以及0.65和0.82 μL/mL。     

苏云金芽孢杆菌BtC008杀虫晶体蛋白基因鉴定、克隆及杀虫活性分析

苏云金芽孢杆菌BtC008对棉铃虫、小菜蛾和甜菜夜蛾等鳞翅目害虫具有高毒力。本文分析了其杀虫基因类型包括cry1Ab、cry1Ca、cry1Ia、cry2Ab和一种新的cry1类基因,SDS-PAGE分析其至少2种cry1类基因获得了表达,在分子水平说明了该菌株高毒力的原因。在此基础上克隆了1种cry1Ab类杀虫晶体蛋白(insecticidalcrystalproteins,ICPs)基因,并被Bt杀虫晶体蛋白基因命名委员会命名为cry1Ab20。序列分析显示该基因所编码蛋白与已知的Cry1Ab13有1个氨基酸不同。将cry1Ab基因毒性片段(1.95kb)插入表达载体pET-21b,转化EscherichiacoliRosetta(DE3)菌株,表达的包涵体蛋白对小菜蛾和棉铃虫幼虫具有杀虫活性,LC50分别为100.74μg/mL和29.87μg/mL,进一步明确了Cry1Ab20蛋白的杀虫活性区。     

Bt maize and integrated pest management ‐ a European perspective

The European corn borer (Ostrinia nubilalis), the Mediterranean corn borer (Sesamia nonagrioides) and the western corn rootworm (Diabrotica virgifera virgifera) are the main arthropod pests in European maize production. Practised pest control includes chemical control, biological control and cultural control such as ploughing and crop rotation. A pest control option that is available since 1996 is maize varieties that are genetically engineered (GE) to produce insecticidal compounds. GE maize varieties available today express one or several genes from Bacillus thuringiensis (Bt) that target corn borers or corn rootworms. Incentives to growing Bt maize are simplified farm operations, high pest control efficiency, improved grain quality and ecological benefits. Limitations include the risk of resistance evolution in target pest populations, risk of secondary pest outbreaks and increased administration to comply with licence agreements. Growers willing to plant Bt maize in the European Union (EU) often face the problem that authorisation is denied. Only one Bt maize transformation event (MON810) is currently authorised for commercial cultivation, and some national authorities have banned cultivation. Spain is the only EU member state where Bt maize adoption levels are currently delivering farm income gains near full potential levels. In an integrated pest management (IPM) context, Bt maize can be regarded as a preventive (host plant resistance) or a responsive pest control measure. In any case, Bt maize is a highly specific tool that efficiently controls the main pests and allows combination with other preventive or responsive measures to solve other agricultural problems including those with secondary pests. Copyright © 2011 Society of Chemical Industry     

蛋白质转导结构域增加Cry1Ac对小菜蛾的毒力研究

蛋白质转导结构域是一类能自动穿透细胞膜,并能作为载体将其他生物大分子携带进入细胞膜内的一段富含精氨酸的多肽。本研究通过遗传重组的方法,构建蛋白质转导结构域TAT与Bt杀虫蛋白Cry1Ac的融合基因及其表达载体TAT-Cry1Ac,对表达蛋白的生测结果表明,TAT极为显著地增加Cry1Ac对小菜蛾的杀虫毒力,增效倍数达到5.54倍,预示着TAT在微生物杀虫蛋白领域可能有着良好的应用前景。     

Does cotton bollworm show cross-resistance to the Bacillus thuringiensis toxins Cry1Ac and Cry2Ab? A mini review

Since 1996, transgenic Bacillus thuringiensis(Bt) cotton has been commercially grown in numerous countries in an effort to stem the losses caused by key lepidopteran pests. However, the development of pest resistance to Bt toxins has jeopardized the continued utilization of Bt cotton. As a strategy designed to circumvent the development of resistance, Bt cotton varieties expressing two or more toxins targeting the same pest have been introduced. Nevertheless, from the perspective of long-term planting of Bt cotton, the potential risk of cross-resistance to these Bt toxins is a threat that cannot be ignored. In this paper, we review current research(including that based on the analysis of protein binding sites and resistance genes) on the resistance of cotton bollworm(Helicoverpa armigera) to the Bt toxins Cry1 Ac and Cry2 Ab and the interrelationship between these toxins. On the basis of existing evidence, we assume that the actions of Cry1 Ac and Cry2 Ab against cotton bollworm are not completely independent, and then propose the "resistance-associated gene mutation potential hypothesis". Although the mechanisms underlying the resistance of pests to Bt toxins are yet to be comprehensively elucidated, this hypothesis could undoubtedly have important implications for adopting "pyramid" strategy in the future. Further research is recommended to devise strategies to retard the development of H. armigera resistance to Bt cotton, either using different Bt toxins or their various combinations.     

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。     

球形芽胞杆菌Cry48Aa/Cry49Aa杀蚊毒素与致倦库蚊中肠上皮细胞复合物的结合特性

Cry48Aa/Cry49Aa毒素是近年来在球形芽胞杆菌IAB59中发现的新型双组分毒素,仅对库蚊具有较高的毒杀作用并能杀死二元毒素(Bin)抗性库蚊,是一种比较有潜力的新型杀蚊毒素蛋白,但目前对Cry48Aa/Cry49Aa毒素的作用模式还不清楚。本研究将cry48Aa和cry49Aa基因在苏云金芽胞杆菌无晶体突变株中表达,纯化毒素的生测结果表明该复合毒素对Bin毒素敏感和抗性致倦库蚊均表现较高的毒杀作用,毒力无显著差异。生物素标记的毒素与致倦库蚊BBMF特异性结合试验表明Cry48Aa和Cry49Aa毒素与两蚊虫品系BBMF都具有较高的结合特异性,Cry48Aa结合能力较高,其解离常数(Kd)分别为(9.5±1.8)和(13.9±2.3)nmol/L;Cry49Aa的解离常数分别为(25.4±3.8)和(28.1±4.2)nmol/L。异源竞争结合试验结果表明Cry48Aa毒素则可以有效地和Cry49Aa毒素竞争结合BBMF蛋白上的结合位点,其IC₅₀分别为(22.1±3.7)和(15.4±2.6)nmol/L,而Cry49Aa不能竞争封闭Cry48Aa毒素与两蚊虫品系BBMF蛋白的结合位点,其IC₅₀均大于17μmol/L。该研究结果可为揭示Cry48Aa/Cry49Aa毒素的作用机制提供一定的研究基础。     

钙粘蛋白片段与苏云金杆菌晶体毒素协同作用研究进展

从钙粘蛋白介导苏云金杆菌晶体(Bt Cry)毒素对害虫的毒杀过程、钙粘蛋白重复区和近膜区与Bt Cry毒素的分子间作用涉及的结合位点及可能的互作机制等方面,综述了钙粘蛋白片段与Bt Cry毒素协同作用的最新研究进展。昆虫钙粘蛋白某些片段在非折叠状态时,可与Bt Cry毒素形成寡聚体,从而增加Bt Cry毒素对靶标害虫的毒杀活性。相关研究成果有助于提高Bt Cry毒素毒杀害虫的能力,克服害虫抗药性,具有一定的应用前景。     

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。     

PTD-Cry3Aa原核融合表达产物对甘薯小象甲的活性研究

为探讨TAT PTD对苏云金杆菌鞘翅目特效基因CryAa是否具有协同作用,本试验在实现了融合基因TAT PTD-Cry3Aa大肠杆菌原核表达的基础上,以甘薯小象甲为生测对象测定了原核表达产物PTD-Cry3Aa与Cry3Aa的毒力。结果表明,用大肠杆菌表达的Cry3A和PTD-Cry3Aa包涵体初提物均对甘薯小象甲成虫和幼虫有杀虫活性,且表现出一定毒力增效作用,对成虫的增效倍数为2.01倍,对幼虫的增效作用更加明显,达到3.19倍。这一研究结果对于甘薯小象甲的生物防治研究以及转基因抗虫甘薯的研究具有重要的指导作用。     

苏云金杆菌Bt-59菌株Cry/Cyt毒素蛋白鉴定及杀虫活性

苏云金杆菌以色列亚种（Bacillus thuringiensis subsp.israelensis，Bti）是防治蚊幼虫的重要病原细菌，不同菌株间毒素蛋白种类和分布不尽相同。本研究利用苏云金杆菌以色列亚种Bt-59菌株的全基因组数据，对潜在的毒素基因种类、分布及菌株杀虫活性进行了分析。结果表明，Bt-59菌株除了含有Bti标准菌株主要毒素基因外，还含有Cry4-like基因，且Cry10Aa和Cyt1Ca基因在质粒4上发生了易位。质粒5上的Cry60Aa和Cry60Ba基因编码的毒素蛋白含有ETX_MTX2结构域，并与苏云金杆菌jegathesan亚种的同源蛋白一致性为100%。Cyt1Ca蛋白除了含有Bac_thur_toxin结构域外，还含有2个串联的RicinB_lectin_2结构域。菌株Bt-59对蚊幼虫具有较高的杀虫活性，对白纹伊蚊Aedes albopictus和淡色库蚊Culex pipiens pallens的LC₅₀分别为1.239 μL/L和0.341 μL/L。研究结果明确了菌株Bt-59毒素蛋白的种类和特征，为菌株遗传改良提供理论基础。