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.     

二化螟Cry1Ac汰选品系对不同Bt蛋白的敏感性

为明确靶标害虫对Bt蛋白的抗性及对不同类型Bt蛋白的交互抗性,采用生物测定法进行了二化螟Chilo suppressalis(Walker)敏感品系和Cry1Ac汰选品系在Cry1Ac毒饲料上的时间-死亡率反应、对不同Bt杀虫蛋白的敏感性及不同Bt蛋白复配组合对二化螟毒力效果的研究。结果表明,二化螟Cry1Ac汰选品系已对36.67μg/mL(LC_(50))的Cry1Ac杀虫蛋白产生了一定的适应性,但对308.69μg/mL(LC90)的Cry1Ac蛋白反应仍较敏感。Cry1Ac敏感品系和汰选品系对Cry1Ab蛋白的LC_(50)分别为1.40μg/mL和3.86μg/mL,二者差异显著,但对Cry1Ca(1.63μg/mL和1.73μg/mL)或Cry2Aa(127.48μg/mL和144.50μg/mL)的LC_(50)差异不显著,即Cry1Ac汰选品系与Cry1Ab存在明显的交互抗性,但与Cry1Ca和Cry2Aa不存在交互抗性。在不同Bt蛋白复配组合中(1∶1复配),Cry1Ab+Cry1Ca、Cry1Ab+Cry2Aa和Cry1Ca+Cry2Aa增效作用最为显著。表明抗虫基因cry1Ca和cry2Aa可作为双价转基因抗虫水稻研发的候选基因。     

黏虫对Cry1Ab蛋白的抗性遗传规律及与其他蛋白的交互抗性

为转Bt作物抗性治理策略的有效实施提供依据，采用遗传杂交和毒力生测方法评价黏虫Mythimna separata Cry1Ab蛋白抗性品系对Cry1Ab蛋白的抗性显性度，明确调控抗性基因的位置和数目以及对Cry1F和Vip3Aa19蛋白的敏感性。结果显示，Cry1Ab蛋白对黏虫正交F₁代和反交F₁代的LC₅₀分别为15.30μg/g和12.91μg/g，抗性为常染色体调控；在浓度2.5～50.0μg/g范围内黏虫对Cry1Ab蛋白的抗性显性水平随着浓度的变化而变化，即在2.5μg/g时黏虫对Cry1Ab蛋白的抗性为不完全显性遗传，在50.0μg/g时黏虫对Cry1Ab蛋白的抗性为不完全隐性遗传。黏虫对Cry1Ab蛋白的抗性受多基因调控。另外，黏虫Cry1Ab抗性品系对Cry1F和Vip3Aa19蛋白未产生交互抗性，抗性倍数分别为0.9和1.1。     

抗Bt棉铃虫种群的交互抗性研究

分别用对CyrlAc抗性达11．6倍的Bt棉叶和Bt粉剂（Btk)汰选棉铃虫（Heliocoverpa armigera)种群（对Btk的抗性指数为5．2倍）,测定了其对不同Bt制剂,Bt毒素,化学农药的交互抗性,结果表明：停止汰选后,Bt棉叶汰选种群对CrylAc的抗性指数为5．9倍,对CrylAc 1C的交互抗性为3．7倍,对Btk的敏感性降低,对Bta,Cry2A无交互抗性,Btk汰选种群对Btk的抗性指数为4．1倍,对Bta,CrylAc,CrylAc 1C的交互抗性为2．3,3．1,2．3倍,对Cry2A无交互抗性,两汰选种群对化学农药灭多威,辛硫磷,氯氰菊酯的敏感性均有所增加。     

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。     

转Bt基因玉米(瑞丰125、DBN9936、DBN9978)对亚洲玉米螟的抗虫效果研究

评价转Bt基因玉米对靶标生物亚洲玉米螟的杀虫作用是转基因玉米研发的重要一环。本文采用室内生测法对3种转Bt基因抗虫玉米‘瑞丰125’(表达Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白),‘DBN9936’‘DBN9978’(表达Cry1Ab杀虫蛋白)对亚洲玉米螟敏感品系ACB-S及抗Cry1Ab品系ACB-AbR、抗Cry1Ac品系ACB-AcR、抗Cry1F品系ACB-FR、抗Cry1Ah品系ACB-AhR、抗Cry1Ie品系ACB-IeR的杀虫活性进行测定,同时采用心叶期和抽丝期人工接虫法进行田间抗虫效果鉴定。结果表明,取食3种Bt玉米的ACB-S幼虫, 3 d死亡率100%,而取食对照常规玉米3 d存活率100%。取食3种Bt玉米的5个抗性品系幼虫除ACB-AbR和ACB-AcR有2%~6%的个体存活4~5 d, 6 d死亡率也达到了100%,其余品系均在3 d全部死亡,而取食对照玉米5~6 d的死亡率仅为4%~14%,差异显著。田间心叶期食叶级别及穗期活虫数、雌穗被害和茎秆被蛀等为害等级说明3种Bt玉米高抗亚洲玉米螟。明确了‘瑞丰125’‘DBN9936’和‘DBN9978’对亚洲玉米螟有很高的杀虫活性和田间防治效果。5个Bt蛋白抗性亚洲玉米螟品系幼虫在常规玉米上显示一定的适合度劣势。     

Bt杀虫蛋白对棉铃虫的抗虫毒力和增效作用

用 Bt杀虫蛋白 (ICP) Cry1A汰选的棉铃虫 (H elicoverpa armigera)抗性种群和同源对照种群分别测定了 4种不同类型 Bt ICP的抗虫毒力。结果表明 :4种杀虫蛋白对对照种群的毒力顺序为 :Cry1Ac>Cry1Ac+ 1C>Cry2 A>Cry1C;对抗性种群的毒力顺序为 :Cry1Ac+ 1C>Cry1Ac>Cry2 A>Cry1C,其中Cry1Ac+ 1C表现出对抗性种群有显著的协同增效作用。采用从 Bt液体发酵上清液中提取的增效粉 ,与Cry1Ac以 1∶ 1和 1∶ 2的比例混合 ,对 Cry1Ac有显著的增效作用 ,用抗性种群测定的增效比值明显大于对照种群 ,处理 5d的增效比值大于 14d的     

苏云金芽孢杆菌BtC008杀虫晶体蛋白基区鉴定、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、crygAb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（insecticidal crystal proteins，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Escherichia coli Rosetta（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，LC60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。     

V-ATPase H表达量下调增强棉铃虫对Cry1Ac的抗性

棉铃虫Helicoverpa armigera是世界性重要农业害虫。目前防治棉铃虫的主要手段是种植转苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)杀虫蛋白的转基因作物。本文旨在研究棉铃虫V-ATPase H在Cry1Ac蛋白毒力和抗性中的作用。利用实时荧光定量qRT-PCR技术分析V-ATPase H在Cry1Ac抗、感品系棉铃虫幼虫中肠及敏感品系棉铃虫幼虫受Cry1Ac诱导后的表达情况;在昆虫Sf9细胞中过表达V-ATPase H对其进行细胞定位,通过细胞毒力试验验证其对Cry1Ac毒力的影响。结果发现棉铃虫V-ATPase H基因在抗性品系中低表达,并且V-ATPase H在受到Cry1Ac诱导时也低表达;在Sf9细胞内表达V-ATPase H蛋白发现其在整个细胞中都有分布,过表达该蛋白后增强了细胞对Cry1Ac蛋白的敏感性。结果表明V-ATPase H参与Cry1Ac蛋白的毒力。     

Cry1Ac敏感和抗性小菜蛾bre-3和bre-5 基因mRNA的表达差异研究

在室内选用Cry1Ac对小菜蛾Plutella xylostella 3龄幼虫进行抗性选育,获得相对抗性为356倍的抗性种群DBM1Ac-R品系。应用实时定量基因扩增荧光检测(real time quantitative PCR,real-time qPCR)技术检测敏感小菜蛾DBM1Ac-S和抗性小菜蛾DBM1Ac-R品系鞘糖脂(Glycosphingolipids,GSLs)合成酶基因bre-3和bre-5 mRNA在2龄、3龄、4龄和老熟幼虫、蛹及4龄中肠的表达情况。结果显示:bre-3和bre-5在两个品系的5个时期和4龄中肠均有表达,其中DBM1Ac-S品系的bre-3 mRNA在3龄、4龄和老熟幼虫的相对表达量显著高于DBM1Ac-R品系(PPBacillus thuringiensis,Bt)杀虫晶体蛋白受体之一GSLs的进一步研究提供了一定的基础。     

对甜菜夜蛾高杀虫毒力苏云金杆菌菌株的筛选及cry2Ah5的克隆表达

利用生物活性测定方法从本实验室已分离保存的Bt菌株中筛选出了5株对甜菜夜蛾具有较高杀虫毒力的菌株。该5株Bt菌株对甜菜夜蛾初孵幼虫的LC₅₀值为0.556~0.914mg/mL胞晶混合物,其中GS3菌株杀虫活性最高,LC₅₀值为0.556mg/mL胞晶混合物;包含晶体形态主要是球形、大菱形、小菱形等;所含基因类型主要是cry1Aa、cry1Ab、cry1La、cry1Ia、cry1Ib、cry2Ab、cry2Ad、cry2Ah、cry7Ab、cry9Ba等;5株菌株均表达约60kD和130~150kD蛋白,其中2株还表达较弱的80kD蛋白。从GS3菌株中克隆得到一种新的cry2A基因,GenBank登录号为KT692984,由Bt基因国际命名委员会命名为cry2Ah5。该基因开放阅读框为1899bp,编码632个氨基酸,编码蛋白分子量为70.8kD,等电点pI为8.18,与其他Cry2Ah蛋白序列相似性为97%~99%。该基因在大肠杆菌BL21(DE3)中表达约70kD蛋白,与预测分子量相符。本研究筛选得到5株对甜菜夜蛾具有较高杀虫毒力的Bt菌株,克隆表达了一种新的cry2A基因cry2Ah5,为甜菜夜蛾的生物防治提供了新的菌株及基因资源。     

Cross-resistance and inheritance of resistance to Bacillus thuringiensis toxin Cry1Ac in diamondback moth (Plutella xylostella L) from lowland Malaysia

A field population of Plutella xylostella from Malaysia (SERD4) was divided into five sub-populations and four were selected (G2-G5) with the Bacillus thuringiensis insecticidal crystal (Cry) toxins Cry1Ac, Cry1Ab, Cry1Ca and Cry1Da. Bioassay at G6 gave resistance ratios of 88, 5, 2 and 3 for Cry1Ac, Cry1Ab, Cry1Ca and Cry1Da respectively compared with the unselected sub-population (UNSEL-SERD4). The Cry1Ac-selected population showed little cross-resistance to Cry1Ab, Cry1Ca and Cry1Da, (3-, 2- and 3-fold compared with UNSEL-SERD4), whereas the Cry1Ab-SEL sub-population showed marked cross-resistance to Cry1Ac (40-fold), much greater than Cry1Ab itself. In contrast, the Cry1Ca- and Cry1Da-SEL sub-population showed little if any cross-resistance to Cry1Ac and Cry1Ab. The mode of inheritance of resistance to Cry1Ac was examined in Cry1Ac-selected SERD4 by standard reciprocal crosses and back-crosses using a laboratory insecticide-susceptible population (ROTH). Logit regression analysis of F1 reciprocal crosses indicated that resistance to Cry1Ac was inherited as an incompletely dominant trait. At the highest dose of Cry1Ac tested, resistance was recessive, while at the lowest dose it was almost completely dominant. The F2 progeny from a back-cross of F1 progeny with ROTH were tested with a concentration of Cry1Ac that would kill 100% of ROTH. The mortality ranged between 50 and 95% in seven families of back-cross progeny, which indicated that more than one allele on separate loci were responsible for resistance to Cry1Ac.     

不同Bt杀虫蛋白通过食物链对大草蛉的影响

为了明确目前转基因抗虫植物中表达的Bt蛋白对农田重要捕食性天敌大草蛉的生态安全性,采用三级营养食物链评价体系,分别以对供试Bt蛋白Cry1Ac、Cry1F和Cry2Ab具有抗性的靶标害虫或不敏感的非靶标害虫作为大草蛉的猎物,研究了供试3种蛋白对大草蛉的影响。结果表明,当大草蛉以抗性棉铃虫（抗Cry1Ac或Cry2Ab）或抗性玉米螟（抗Cry1F）为猎物时,供试3种Bt蛋白通过食物链对大草蛉幼虫（4龄幼虫重量和幼虫发育至蛹历期）、蛹（化蛹率、蛹重和蛹发育历期）及成虫（羽化率、雌虫重量、雄虫重量和单雌产卵量）的生长发育及产卵量均无显著影响;同样地,当大草蛉以对3种Bt蛋白不敏感的非靶标昆虫——绿盲蝽作为猎物时,通过食物链传递的Bt蛋白对大草蛉生长发育及繁殖也无显著影响。因此,目前转基因棉花、玉米或水稻中广泛表达的Cry1Ac、Cry1F和Cry2Ab蛋白,通过三级营养食物链,对大草蛉生长发育及繁殖均无潜在毒性。     

球孢白僵菌与低剂量化学杀虫剂对小菜蛾的协同增效作用

本文联合应用球孢白僵菌Beauveria bassiana HFW-05与低剂量化学杀虫剂,评价其是否对小菜蛾防治具有协同增效作用,为小菜蛾的有效防控提供新的途径。结果表明,低剂量的化学杀虫剂对菌株HFW-05分生孢子的萌发率、菌丝生长和胞外蛋白酶活性没有影响,甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和氯虫苯甲酰胺的增效作用最明显。低剂量甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和氯虫苯甲酰胺与HFW-05混用均可明显提高对小菜蛾2龄幼虫的杀虫速度。氯虫苯甲酰胺最低设定浓度10×与HFW-05 3个浓度（1.0×10⁶、1.0×10⁷、4.0×10⁷孢子/mL）混用对小菜蛾的理论LT₅₀均低于1 d,显著低于单独使用HFW-05孢悬液。甲氨基阿维菌素苯甲酸盐4×与HFW-05 3个浓度（1.0×10⁶、1.0×10⁷、4.0×10⁷孢子/mL）混用对小菜蛾的LT₅₀分别为2.4、2.2和1.2 d,显著低于单独使用HFW-05孢悬液。甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和氯虫苯甲酰胺均没有影响HFW-05对小菜蛾的僵虫率。表明白僵菌HFW-05与低剂量甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和氯虫苯甲酰胺联合应用,在保证白僵菌侵染作用的同时,可有效提高对小菜蛾的致病力,是防治小菜蛾的一项新的有效措施。     

苏云金芽胞杆菌杀虫晶体蛋白Cry1D新基因的克隆与特性

为扩充鳞翅目害虫杀虫基因资源,本研究从苏云金芽胞杆菌BN23-5中克隆得到一个新的cry基因,并对其进行鉴定和分析。该基因为一个完整的cry1D基因,全长3501 bp,编码1166个氨基酸残基。该氨基酸序列是一个新的Cry氨基酸序列,与Cry1Db1的同源性最高,为86%,命名为Cry1Dd1（登录号为KJ728844）。将该基因插入穿梭表达载体pSTK中,转入BT无晶体突变株HD73^-中进行表达。结果表明,cry1Dd1基因能在BT无晶体突变株中表达,并形成菱形伴孢晶体。SDS-PAGE验证其分子量为132.2 kD,与预测的大小相符。生物活性测定表明,Cry1Dd1晶体蛋白对小菜蛾的幼虫具有杀虫活性,LC₅₀为13.1 μg/mL;能明显抑制甜菜夜蛾幼虫的生长;但对棉铃虫幼虫没有杀虫活性。对cry1Dd1基因序列进行分析,cry1Dd1包含8个block保守区域,这和目前其他的cry基因相似;Cry1Dd1蛋白的活性区域为N端的37~593位氨基酸残基。     

棉铃虫V-ATPase亚基B是Cry1Ac的功能受体

目前对转苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis（Bt）的研究发现,液泡型ATP酶（Vacuolar-type proton ATPase,V-ATPase）可能是Bt的一类新型受体。我们前期通过构建棉铃虫的中肠酵母文库筛选Cry1Ac的结合蛋白发现棉铃虫V-ATPase亚基B（V-ATPase B）可以与Cry1Ac结合。为明确V-ATPase B在Cry1Ac毒力和昆虫对Cry1Ac抗性机制中的作用,本研究首先采用实时荧光定量PCR技术分析了该基因在抗感Cry1Ac棉铃虫幼虫中及其受到Cry1Ac诱导时的基因表达情况;通过Ligand blot进一步地证实了其与Cry1Ac的结合特性;并通过在Sf9细胞中表达V-ATPase B的试验验证了其功能。结果表明V-ATPase B在抗性品系及受到Cry1Ac诱导时均下调表达,Ligand blot证实了V-ATPase B与Cry1Ac特异性结合;并且在昆虫细胞内过表达该基因,会增强Cry1Ac的细胞毒力。研究结果表明棉铃虫V-ATPase B是Cry1Ac的功能受体,并有可能通过降低基因表达来参与棉铃虫对Cry1Ac的抗性形成。     

Selection and heritability of resistance to Bacillus thuringiensis subsp kurstaki and transgenic cotton in Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae)

Compared with an unselected susceptible population, a cotton bollworm, Helicoverpa armigera (Hübner), population selected for 22 generations with transgenic cotton leaves (modified Cry1A) in the laboratory developed 11.0-fold resistance to Cry1Ac (one single-protein product MVPII). Resistance to Bacillus thuringiensis Berliner subsp kurstaki (Btk) was selected for 22 generations with a 5.2-fold increase in LC50. The estimated realized heritabilities (h2) of resistance for transgenic-cotton- and Btk-selected populations were 0.1008 and 0.2341, respectively. This reflects the higher phenotypic variation in response to Cry1Ac in the transgenic-cotton-selected population. This variation may have been caused by differences in protein toxin levels expressed in different growth stages of the transgenic cotton. Because of the different slopes of the probit regression lines between Cry1Ac and Btk, the estimated realized h2 cannot be used visually to compare resistance development to Cry1Ac and Btk in H armigera. Thus, the response quotient (Q) of resistance was also estimated. The Q values of resistance for transgenic-cotton- and Btk-selected populations were 0.0763 and 0.0836, respectively. This showed that the rate of resistance development would be similar in both selection populations. This result indicates that the selection of resistance using transgenic cotton is different from that selected using the single toxin. Resistance risk to transgenic cotton and Btk in field populations was assessed assuming different pressures of selection by using the estimated h2. Assuming the h2 of resistance in a field population was half of the estimated h2, and the population received prolonged and uniform exposure to transgenic cotton or Btk causing >70% mortality in each generation, we predicted that resistance would increase 10-fold after <23 generations for Cry1Ac in transgenic cotton-selected-populations and after <21 generations for Btk in Btk-selected populations. Cross-resistance would be expected after <48 generations for Btk in transgenic-cotton-selected populations and after <21 generations for Cry1Ac in Btk-selected population. The results show that the potential to evolve resistance is similar in both transgenic-cotton- and Btk-selected populations, but that cross-resistance development to Btk is slower in transgenic-cotton-selected populations than cross-resistance development to Cry1Ac in Btk-selected populations.     

球孢白僵菌对二斑叶螨的致病性和对天敌智利小植绥螨的间接影响

二斑叶螨是世界性害螨,为害多种经济作物和蔬菜.为明确球孢白僵菌和捕食螨联合应用防控二斑叶螨的可行性,本文测定了不同浓度球孢白僵菌GZGY-1-3孢子悬浮液对二斑叶螨的致病力,并用喷施球孢白僵菌16h、24h、36h和48h后的二斑叶螨分别饲喂智利小植绥螨,测定智利小植绥螨连续两代的致死率、生长发育及繁殖力变化.结果表明...     

对草地贪夜蛾高毒力的苏云金杆菌菌株筛选

筛选对草地贪夜蛾高毒力Bt菌株,对于开发绿色高效防治草地贪夜蛾新产品具有重要意义。本研究从自行筛选的对夜蛾科害虫高毒力的Bt菌株资源中,选取9株菌株进行草地贪夜蛾室内毒力测定,并对高毒力菌株进行杀虫基因分析;选取室内毒力测定活性最高的3株菌株进行田间小区药效试验。结果表明,9株Bt菌株在药后7 d对草地贪夜蛾初孵幼虫均表现出显著的毒杀效果,LC50范围在0.07~3.38μg/g,其中毒力最高的3个菌株分别是KN50、KN11和KNR8,LC50分别为0.07、0.23和0.43μg/g,表现非常显著的致死效果;对KN50、KN11和KNR8等6种高毒力的Bt菌株的杀虫基因分析发现,他们都含有vip3Aa、cry2Ab、cry1Ac、cry1Ia杀虫基因。KN50、KN11和KNR8菌株的32000IU/mg制剂在田间对草地贪夜蛾表现出不同程度防效,其防效高低与室内毒力结果一致,其中KN50药后7 d防效最高,在200和400 g/667 m2下对1~3龄幼虫防效分别可达86.09%和95.22%,对不同龄期幼虫混发的防效为72.61%和86.59%。因此KN50、KN11和KNR8这3个菌株能作为备选高效菌株用于防治草地贪夜蛾新产品开发,为实现草地贪夜蛾的绿色防控、化学农药合理减替提供重要保障。