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。     

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。     

我国棉铃虫对Bt蛋白Cry1Ac抗性现状及分子机制研究进展

棉铃虫Helicoverpa armigera是一种全球性的重要农业害虫,主要为害棉花、玉米和大豆等作物。长期种植单价Bt棉花（表达Cry1Ac蛋白）会使棉铃虫田间种群承受单一、持续的选择压力,必然会导致棉铃虫对Cry1Ac的抗性发生演化。该文概述我国棉铃虫田间种群对Cry1Ac的抗性现状、自然庇护所对棉铃虫Cry1Ac抗性演化的延缓作用以及棉铃虫对Cry1Ac抗性的遗传多样性,并对今后我国关于棉铃虫Bt抗性的治理对策进行了展望。     

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。     

荧光增白剂对Cry1Ac抗感棉铃虫围食膜的影响及增效作用

为了提高Bt的杀虫活性,运用扫描电镜、SDS-PAGE电泳和生物测定技术,研究了荧光增白剂FB28对棉铃虫Cry1Ac抗性和敏感品系围食膜的影响及对Cry1Ac杀虫蛋白的增效作用。结果表明,正常棉铃虫围食膜表面光滑致密,没有空洞和缝隙。用含1%FB28的人工饲料饲喂刚蜕皮的5龄棉铃虫幼虫2 h后,抗感棉铃虫围食膜表面均出现许多空洞,且敏感棉铃虫的空洞明显大于抗性棉铃虫;随着处理时间的延长,围食膜上的空洞逐渐变小,13 h后恢复正常。用1%FB28离体或活体处理抗、感品系棉铃虫,均可造成围食膜蛋白被降解。用1%FB28与Cry1Ac杀虫蛋白混合饲喂抗、感棉铃虫初孵幼虫,可明显提高棉铃虫的死亡率,且对抗性品系的增效作用明显大于敏感品系,对敏感和抗性品系棉铃虫的增效比分别为2.23和9.34;1%FB28还可以明显增加对抗、感品系3龄棉铃虫幼虫的生长抑制作用。     

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.     

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。     

马铃薯羧肽酶抑制剂与Cry1Ac毒素混用对棉铃虫中肠蛋白酶活性及杀虫活性的影响

为研发转多价抗虫棉,利用蛋白酶专性底物测定马铃薯羧肽酶抑制剂（potato carboxypeptidases inhibitor,PCI）和Cry1Ac毒素单用及混用后棉铃虫Helicoverpa armigera幼虫中肠内总蛋白酶、类胰蛋白酶、类胰凝乳蛋白酶和羧肽酶的活性、羧肽酶A（carboxypeptidase A,CPA）和羧肽酶B（carboxypeptidase B,CPB）基因的相对表达量及对棉铃虫的杀虫活性。结果表明,饲喂20 μg/cm² PCI+1 μg/cm² Cry1Ac、40 μg/cm² PCI+5 μg/cm² Cry1Ac含药饲料后,棉铃虫3龄幼虫中肠内CPA活性分别为0.20 U/mg和0.16 U/mg,显著低于对照;总蛋白酶活性均为0.15 OD·min^-1·mg^-1,与对照差异不显著;类胰蛋白酶活性均为0.45 μmol·min^-1·mg^-1,均显著低于其他处理,CPB基因表达量较对照显著下调。饲喂20 μg/cm² PCI、40 μg/cm² PCI、1 μg/cm² Cry1Ac、5 μg/cm² Cry1Ac、20 μg/cm² PCI+1 μg/cm² Cry1Ac、40 μg/cm² PCI+5 μg/cm² Cry1Ac含药饲料后,CPB活性分别为0.26、0.26、0.24、0.26、0.27和0.26 U/mg,与对照差异不显著;棉铃虫3龄幼虫中肠内类胰凝乳蛋白酶活性分别为0.48、0.39、0.42、0.41、0.40和0.45 μmol·min^-1·mg^-1,6者之间差异不显著,但均显著低于对照;棉铃虫3龄幼虫中肠内CPA基因表达量均较对照显著上调。饲喂20 μg/cm² PCI+0.02 μg/cm² Cry1Ac、40 μg/cm² PCI+0.02 μg/cm² Cry1Ac、20 μg/cm² PCI+0.06 μg/cm² Cry1Ac、40 μg/cm² PCI+0.06 μg/cm² Cry1Ac含药饲料后,棉铃虫初孵幼虫实际校正死亡率分别为66.54%、68.28%、77.74%和85.76%,均高于其预期校正死亡率,表明PCI和Cry1Ac两者对杀虫活性表现为独立作用和增效作用,两者可共同用于棉铃虫幼虫的防治。     

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。     

小菜蛾钙黏蛋白片段对Cry1Ac蛋白的增效作用

根据已报道的昆虫毒素结合区钙黏蛋白片段对Cry1Ac蛋白有增效作用,本文以3龄小菜蛾幼虫为研究对象,选取其钙黏蛋白相同功能区的两个片段,将两个片段进行克隆。通过pGEX-6p-1载体,在大肠杆菌中表达了功能区片段PxCAD1及PxCAD2。使用致死中浓度剂量的CrylAc蛋白(1μg/mL)及较高浓度的PxCAD1(556μg/mL)与PxCAD2(551.25μg/mL)对小菜蛾幼虫进行体外复配生测,结果表明,PxCAD1可使小菜蛾幼虫的致死率上升为85.56%,PxCAD2则不能增强CrylAc蛋白的杀虫活性;而PxCAD1与PxCAD2本身对于小菜蛾幼虫并无毒性。研究结果为筛选有效的协同片段提供了理论依据,对于揭示Bt杀虫蛋白的毒理机制和害虫对Bt杀虫蛋白的抗性机制具有重要意义。     

棉铃虫小分子热激蛋白sHSP22.0基因的克隆及表达谱分析

棉铃虫Helicoverpa armigera是一种重要的农业害虫,本文旨在研究小分子热激蛋白在其生长发育过程、抵御高温及Cry1Ac杀虫蛋白中的功能.利用PCR结合RACE技术克隆了棉铃虫sHSP22.0(small heat shock pro-tein 22.0)基因,通过生物信息学软件分析了棉铃虫sHSP22....     

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.     

棉铃虫 JNKs 基因的克隆及表达分析

c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)是MAPK家族(mitogen-activated protein kinases, 丝裂原活化蛋白激酶)的重要成员, 具有参与昆虫抗逆反应等多种功能。为明确JNK在棉铃虫 Helicoverpa armigera 中的表达特性及其对Bt杀虫蛋白的应激与免疫反应, 本研究通过PCR克隆得到2个棉铃虫 JNK 基因 HaJNK1 和 HaJNK2; 生物信息学分析结果显示: HaJNK1和 HaJNK2基因开放阅读框分别为1 191、1 143 bp, 分别编码397、381个氨基酸。系统进化树分析结果表明棉铃虫 HaJNK1 与黏虫 Mythimna separata 聚为一支, 亲缘关系较近, HaJNK2与 家蚕 Bombyx mori 聚为一支, 同源性较高。利用实时荧光定量PCR技术分析 HaJNK1 与 HaJNK2 在棉铃虫不同发育时期、不同组织中的表达量, 发现 HaJNK1 与 HaJNK2 在卵中表达量最高, 其次是雌成虫; HaJNK1 在性腺中表达量最高, 其次是唾液腺; HaJNK2 在头部表达量最高, 其次是性腺。取食Cry1Ac的4龄棉铃虫幼虫的中肠组织中, HaJNK1 与 HaJNK2 的表达量均显著升高。推测 HaJNKs 基因可能参与棉铃虫抵御Bt杀虫蛋白伤害的应激和抗逆反应。     

Insensitive acetylcholinesterase causes resistance to organophosphates in Australian Helicoverpa armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae)

Organophosphates are valuable insecticides used to control Helicoverpa armigera on cotton in Australia. Those most commonly used for Helicoverpa spp. control are pro-fenofos, parathion-methyl and chlorpyrifos. However, there is an emerging organophosphate-resistance threat in Australian H. armigera, which is compounded by cross-resistance between profenofos and parathion-methyl. An insensitive acetylcholinesterase has been identified as the common resistance mechanism. No resistance to chlorpyrifos has been detected and acetylcholinesterase remains fully sensitive to the chlorpyrifos oxon. © 1998 Society of Chemical Industry