抗虫转基因植物的研究进展及前景

虫害对农业生产的危害日益严重。目前对害虫的防治主要依赖于化学药物,但化学药物的副作用不容忽视。利用植物基因工程获得抗虫转基因植物是更具前景的途径。目前主要利用的抗虫基因是苏云金杆菌的δ－内毒素基因和植物来源的抗虫基因（如蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、凝集素基因等）,各种抗虫基因在转基因应用中各有其优缺点,如苏云金杆菌δ－内毒素基因在植物中表达水平低。随着抗虫转基因植物在大田中的应用,昆虫的抗性或适应性问题也随之产生,这将是转基因植物发展道路上又一挑战。     

影响苏云金芽孢杆菌基因在转基因植物中表达的因素

苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）杀虫晶体蛋白基因是植物抗虫基因工程中应用最广泛的基因资源。影响Bt基因在转基因植物中表达的因素繁多,阐明这些因素的效应对于获得Bt基因在受体植物中的稳定高效表达具有重要意义。现对Bt基因表达的主要影响因子,如Bt基因表达单元、植物发育、外部环境条件、受体植物遗传背景、整合位点及Bt基因沉默现象等进行了综述。     

苏云金杆菌毒蛋白抗虫基因工程取得重大进展

害虫是作物的天敌。长期以来,化学杀虫剂在防治虫害方面发挥了重要的作用。但是,化学杀虫剂对环境的污染和人类健康的危害越来越受到人们的关注,因此,科学家们更加致力于生物防治特别是利用基因工程进行抗虫杀虫的研究。随着植物基因工程技术的发展,将苏云金杆菌毒蛋白(Bt毒蛋白)基因转入植物获得抗虫的转基因植物已成为可能。1987年,国外有三家实验室报道了将Bt毒蛋白基因转入烟草或蕃茄,获得抗虫植株。但表达量低,抗虫活性不高。中国科学院微生物所等单位的研究人员承担了国家“七五”攻关课题——苏云金杆     

抗虫转基因马铃薯研究进展

马铃薯在整个生育期都易遭受虫害,从而导致马铃薯绝产或减产,同时,受到害虫危害的马铃薯品质也受到严重影响。当前马铃薯抗虫转基因的研究与应用是解决虫害的有效手段之一。总结了苏云金芽孢杆菌晶体蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、植物凝集素基因及RNAi的抗虫机制在马铃薯中的应用及其转基因植物研究中取得的进展,为马铃薯抗虫转基因研究和品种培育提供方法和对策。     

苏云金芽孢杆菌δ-内毒素基因穿梭质粒的构建

在农业生产中长期使用化学农药已对环境和生态平衡造成一定破坏作用,同时有不少害虫也逐渐产生抗药性从而引起某些害虫的大流行,给农业生产带来巨大损失。应用苏云金杆菌杀虫蛋白基因(Bt基因)可构建具有抗虫作用的抗虫工程菌,这样通过拌种或植物叶面喷雾可达到快速、经济、有效的防治虫害的目的。国际上抗虫工程菌研究应用很快,如美国将BI基因转入到一种正常情况下定居在植物组织中的棒杆菌,将这种工程菌拌玉米种子,这样随植物生长该菌在植物体内大量繁殖,当玉米螟在茎和叶取食时,即因食用表达苏云金杆菌毒蛋白的工程菌而死亡。 田颖川等已克隆了苏云金芽孢杆菌内毒素基因CryIA(b)和CryIA(c)。本文将Bt基因CryIA(c)插入到大肠-枯草穿梭载体pBE-2中构建成Bt毒蛋白基因穿梭质粒pAMY,利用电穿孔法转人大肠杆菌DH5a,枯草芽孢杆菌B.subtilis BR151,IA511,野生型蜡状芽孢杆菌B.cereusa-47,短芽孢杆菌B.brevis A-5和枯草芽孢杆菌90-8,获得了具有较高杀虫活性的工程菌克隆。     

苏云金芽孢杆菌δ-内毒素基因穿梭质粒的构建

在农业生产中长期使用化学农药已对环境和生态平衡造成一定破坏作用,同时有不少害虫也逐渐产生抗药性从而引起某些害虫的大流行,给农业生产带来巨大损失。应用苏云金杆菌杀虫蛋白基因(Bt基因)可构建具有抗虫作用的抗虫工程菌,这样通过拌种或植物叶面喷雾可达到快速、经济、有效的防治虫害的目的。国际上抗虫工程菌研究应用很快,如美国将BI基因转入到一种正常情况下定居在植物组织中的棒杆菌,将这种工程菌拌玉米种子,这样随植物生长该菌在植物体内大量繁殖,当玉米螟在茎和叶取食时,即因食用表达苏云金杆菌毒蛋白的工程菌而死亡。 田颖川等已克隆了苏云金芽孢杆菌内毒素基因CryIA(b)和CryIA?。本文将Bt基因CryIA?插入到大肠-枯草穿梭载体pBE-2中构建成Bt毒蛋白基因穿梭质粒pAMY,利用电穿孔法转人大肠杆菌DH5a,枯草芽孢杆菌B.subtilis BR151,IA511,野生型蜡状芽孢杆菌B.cereusa-47,短芽孢杆菌B.brevis A-5和枯草芽孢杆菌90-8,获得了具有较高杀虫活性的工程菌克隆。     

用甘蓝螟确认导入BT毒素基因的水稻耐虫性

植物工程研究所培育导入并表达苏云金芽孢杆菌(BT)杀虫蛋白δ内毒素转基因水稻获得成功,用导入基因的第二代水稻叶确认了对水稻害虫甘蓝螟的耐虫性。摄食了重组水稻叶的甘蓝螟阻碍生长或死亡。δ内毒素可作为微生物农药BT 剂的杀虫成分。含有该编码基因的耐虫性植物,在日本开发还是首次。详细情况在10月18～20日名古屋召开的日本育种学会上发表。     

转基因植物Bt抗性管理

苏云金芽孢杆菌Bt δ-内毒素是一种潜在的抗虫(如欧洲玉米螟虫)杀虫剂。目前,已将编码这种蛋白的基因导入各种作物。但人们关心的是,这些转基因植株对昆虫的抗性会持续多久。对此,D.N.Alstad和D.A.Andow在“科学”杂志上报道,他们利用计算机模拟法设计了延长转基因Bt植物抗性的     

获得高抗虫转双基因烟草

利用DNA合成仪人工合成了豇豆胰蛋白酶抑制剂(cpTl)的cDNA编码全序列。合成的基因经过克隆和序列分析后．克隆到植物高效表达载体上,并转化农杆菌,通过共转化的方法,将cpTI基因和经人工改造的苏云金芽孢杆菌(B．T)δ－内毒素基因共转化烟草,得到经PCR扩增并Southern－blotting验证的分别含有CpTI和B．T基因的植株以及同时含有CpTI和B．T基因的植株。利用棉铃虫幼虫进行的杀虫测试表明．转基因烟草和对照烟草相比具有明显的杀虫活性-同时转双基因的烟草和转单一基因的烟草相比具有增强的杀虫活性。     

基于微生物源的抗虫基因发掘

植物转基因抗虫技术在害虫控制方面取得了巨大成功。商业化运用的抗虫基因目前全部来源于苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）的杀虫晶体蛋白基因,存在抗虫谱较窄及害虫逐渐产生抗性等问题,表明新型抗虫基因的筛选尤为重要。已有的文献研究表明,除了继续发掘Bt来源的新型杀虫蛋白基因以外,非Bt杀虫细菌及杀虫真菌也具有重要的发掘价值。