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1、Bt杀虫剂研究进展中国生物工程杂志ChinaBiotechnology,2005:91～94Bt杀虫剂研究进展张玲(西南科技大学生命科学与工程学院绵阳621002)摘要概述了害虫对转苏云金杆菌(Bacillusthuringiensis,简称Bt)抗虫基因植物的行为学反应,Bt毒素基因的鉴定和定位,Bt辅助蛋白,昆虫对Bt毒素的抗性机理,天敌与转Bt基因抗虫植物的协同控害作用,Bt安全性方面的研究现状,提出了今后的研究方向.关键词苏云金杆菌转基因植物研究现状1前言虫害是制约农作物高产,稳产的重要因素.据联合国粮农组织统计,世界每年因虫害造成的损失约占农作物总收成的15%,每年大约损失数千亿美
2、元.化学农药的施用在减少虫害的同时引起一系列副作用,如提高成本,污染环境,诱导害虫产生抗药性,引起次要害虫的大发生等.因此,生物防治越来越受到人们的重视.在现有的各种生物防治策略中,研究和利用微生物杀虫剂发展很快,最突出的方法是利用Bt进行防治.Bt是苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)的简称,是一类非常重要的病原性细菌,广泛分布在世界各地.因其对多种害虫具有特异性毒杀作用而倍受人们关注.McConnell等(1959)发现Bt的部分菌株在发酵过程中可产生一种热稳定的B-夕毒素(苏云金素),并证明该物质具有一定的杀虫活性….现已发现Bt对双翅目Dipter,鳞翅目Le
3、pidoptera,鞘翅目Coleoptem,膜翅目Hymenpotera,同翅目Homoptera和直翅目Orthoptera昆虫有杀虫活性,同时对螨类,线虫等显示杀虫活性.自美国太平洋酵母公司1957年生产出第一个Bt商品制剂以来,随着发酵技术的不断发展,Bt作为一种对人畜安全,无环境污染的微生物杀虫剂,在农,林及卫生害虫的防治中发挥了重要作用,成为国内外开发应用最成功的一种生物农药.20世纪70年代比利时Montagu实验室首次报道将Bt.占收稿日期:2004.11.27修回日期:2005-01.13*电子信箱:zhangling@SWUS
4、.ed.cn内毒素转入烟草以来,转Bt烟草,
5、西红柿,马铃薯,棉花,玉米等在国内外相继报道.自1996年转Bt基因玉米,棉花,西红柿在美国开始大面积推广,转Bt棉花在我国河北,山东,河南等地已开始大面积种植,培育和种植能表达Bt毒素的作物有着广泛的发展前景.2研究进展2.1Bt的杀虫机理苏云金杆菌在芽孢形成过程中产生蛋白质,并以结晶方式出现.这些蛋白质具有特异性的杀虫活性,通常被称为杀虫结晶蛋白(insecticidalcrystalprotein,即ICP)或占内毒素或苏云杆菌毒蛋白(Bttoxicprotein).Bt杀虫活性源于芽胞形成时产生的已知占内毒素为130～160kDa的多肽,在伴孢晶体内是以原毒素(protoxin)的形
6、式存在,经体外碱解或在昆虫肠道内被蛋白酶水解成55～70kDa或更小的多肽,与敏感昆虫中肠道上皮纹缘细胞(brushbordermembrance)上的特异受体位点结合,引起并破坏纹缘膜细胞渗透压平衡,使细胞裂解,杀死昆虫.杀虫结晶蛋白(insecticidalcrystalprotein,ICP)或苏云金杆菌毒蛋白(Bttoxicprotein),其中应用于农业生产的主要是8内毒素.目前已发现Bt杀虫蛋白对许多重要的农作物害虫,包括鳞翅目,鞘翅目,双翅目,膜翅目等都具有特异性的毒杀作用,而对人,畜,哺乳动物和天敌无害.2.2害虫对转Bt基因植物的行为学反应研究表明,幼虫在转基因棉花上表现出
7、明显不同的行为学特征:(1)取食时问明显缩短,爬行,静92中国生物工程杂志ChinaBiotechnology(增)2005息及吐丝下垂的时间明显延长.(2)3龄幼虫后期对转Bt基因棉花组织的选择顺序和特点不同于对无毒植株的选择.在转基因棉花上首先选择花蕊,花瓣,幼铃和蕾,然后再选择苞叶,嫩叶,而在非转基因棉花上首先选择嫩叶,然后选择蕾,苞叶,最后才选择花瓣,幼铃.(3)害虫危害症状较隐蔽,不易发现.表现在被害幼蕾不变黄,不张开,不脱落;被害花无伤口,不腐烂,无虫粪外露,如自然开花状.(4)Bt杀虫剂在较低剂量下,对棉铃虫初孵幼虫产生很强的拒食作用,但剂量增大和处理时间延长对拒食作用的影响不
8、大.(5)Bt对棉铃虫l龄幼虫的生长抑制作用及l龄幼虫的死亡率明显大于2龄,3龄,提高Bt浓度,幼虫的死亡率明显提高.2.3Bt毒素基因的鉴定和定位通过克隆技术确定Bt基因位于30～150mDa大小不同的质粒上,其中毒性区间位于该序列N端29～607个编码区,C端有高度的保守性,对稳定晶体蛋白结构可能起着重要作用J.Krieg(1983)等从拟步甲亚科菌株Bl2.56.82中分离出对鞘翅目昆虫有毒性的Bt菌株
