转bt 基因稻谷抗虫性研究进展

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1、转Bt基因稻谷抗虫性研究进展刘旭肖珍珍刘映红作者简介：刘旭，男，1983年生，硕士研究生，研究方向为农业昆虫与害虫防治，Email:liuxu831006@126.com.﹡通讯作者(Authorforcorrespondence):Email:yhliu@swu.edu.cn.Tel:023-68251795（西南大学植物保护学院重庆市昆虫学及害虫控制工程重点实验室，重庆400716）摘要：综述了近年来转Bt抗虫基因水稻稻谷对储粮害虫的抗性以及印度谷螟对Bt的抗性研究进展，旨在为转Bt基因水稻的安全性评价及其商业化生产提供参考

2、依据。关键词：储粮害虫；转Bt基因稻谷；抗性水稻（OryzasativaL.）是世界三大粮食作物之一，也是我国重要的经济作物和粮食作物，全球约三分之一以上的人口以稻米为主食[1]。在水稻生产中，储藏稻谷是生产中一个重要环节。我国是一个粮食大国，粮食储藏周期较长、储量较大，在粮食储藏期间，各种有害生物容易滋生危害，造成储粮质量和品质的巨大损失，由于受到仓储条件和防虫技术的限制，每年在北方地区因虫害造成的储粮数量损失为3%～5%，南方地区为6%～8%，损失粮食200～300亿kg[2]。可见，储粮害虫造成的危害和损失是十分巨大的。据

3、2004-2005年第六次全国储粮昆虫调查，我国储粮昆虫有270种，其中储粮害虫有226种[3]，危害严重且分布广的主要有玉米象、米象、谷蠹、锯谷盗及赤拟谷盗等鞘翅目害虫和麦蛾、印度谷螟及一点谷螟等鳞翅目害虫[4]。目前，我国乃至全世界对储粮害虫的防治主要采用化学防治，但由此造成的农药残留、环境污染以及害虫抗性等问题日益严重，迫使人们寻求其他更加安全有效的害虫防治措施。通过分子生物学手段，将抗虫基因导入水稻细胞中，并使其遗传和表达，从而培育具有抗虫能力的转基因水稻新品系成为控制水稻害虫的重要途径[3.4.5]。苏云金芽孢杆菌（B

4、acillusthuringiensi，简称Bt）是一种能产生杀虫晶体蛋白（insecticidalcrystalprotein）的革兰氏阳性菌，其孢子及伴孢晶体对鳞翅目和鞘翅目的一些害虫具有一定的毒杀作用，自1938年第一个Bt商品制剂问世以来，因其毒力高，致病快，且对非靶标生物及人类无毒，对环境安全，已作为微生物杀虫剂广泛应用于害虫的防治[6]。然而，随着Bt制剂的大量使用，人们发现在实验室的条件下已有多种害虫对其产生抗性，更为严重的是，已发现在大田中世界性蔬菜害虫小菜蛾Plutellaxylostella（Linnaeus

5、）对Bt产生了抗性[7]。近年来，昆虫对Bt制剂及对转Bt基因作物产生抗性的报道已有很多。在我国，关于转Bt基因水稻生态安全性方面的研究，已取得了一些研究成果，处于起步阶段，在转Bt基因稻谷对储粮害虫的生态安全性研究少有报道。本文将对近些年国内外学者在储粮害虫对转Bt稻谷的抗性研究进行概括，为转Bt水稻的合理利用和商业化生产以及害虫的抗性治理等方面提供参考依据。1转Bt基因水稻研究现状Bt毒蛋白基因是应用最为广泛且最有潜力的毒蛋白基因，在现代植物基因工程技术的推动下，转Bt基因烟草[8]、马铃薯[9]、棉花[10]、玉米[11]

6、和水稻[12-20]得到了广泛的应用，并获得了较为理想的抗虫效果。Bt玉米、Bt棉花、Bt马铃薯等已开始商业化应用[21.22]。目前，水稻抗虫Bt毒蛋白基因有cry1A(b)、cry1A(c)[12]，国内外已获得了许多抗虫效果良好的水稻品种[13-20].。虽然转Bt基因水稻在害虫防治方面取得了不错的效果，但仍还处于试验研究阶段，迟迟未得以商业化生产推广，主要原因就是其安全性评价有待完善和提高[23-25]。而转Bt基因稻谷的生态安全性评价是转基因水稻安全性评价的一项重要内容。2转Bt基因稻谷对储粮害虫的影响2.1抗虫性机制

7、苏云金芽孢杆菌在产孢过程中会形成一种对昆虫具有毒效的蛋白，即Bt杀虫晶体蛋白(insecticidalcrystalprotein)，可分为α-外毒素、β-外毒素、δ-内毒素和虱因子，其中用于转基因植物的主要是δ-内毒素[26]，有很多学者对Bt毒蛋白的杀虫机理做了研究，其大致过程为：昆虫食入毒蛋白后，在中肠的碱性环境下，毒蛋白溶解为无杀虫活性的原毒素（protoxin），原毒素在中肠蛋白酶的作用下激活进一步转化为具有杀虫活性的60kDa左右的毒素（toxin），活化的毒素与中肠BBMVs（刷状边膜囊）上的特异性受体结合引起中肠

8、上皮细胞膜透性的改变，细胞裂解、中肠麻痹，最终导致昆虫瘫痪或死亡[26.27.28]。然而转Bt基因作物与传统Bt杀虫剂不同，后者包含几种Bt原毒素以及细菌孢子，而目前商业化种植的转基因作物仅含有单一毒素基因且在植株的整株和整个生育期都表达，具有转移性更高、毒性