Bt杀虫基因与Bt转基因抗虫植物研究进展

苏云金杆菌是一类非常重要的昆虫病原体,它能产生特异性的杀虫结晶蛋白,对农业上和生物医学上的许多有害的昆虫有毒杀作用,这些害虫包括鳞翅目、双翅目、鞘翅目、膜翅目、螨类和线虫。近三十年来,以苏云金杆菌为基础的生物杀虫剂已在世界范围内商业化用于防治重要经济作物的害虫。近年来有关Ｂｔ基因的遗传、分子生物学和基因工程已取得显著进展。本文对苏云金杆菌杀虫晶体蛋白基因的分类和杀虫机理及用该类基因构建的工程转基因植物研究状况作一简要综述,同时对Ｂｔ基因工程存在的潜在问题和解决途径作了简单的探讨。     

受体介导的鳞翅目昆虫对Bt毒素抗性机制进展

苏云金芽孢杆菌作为一种对人畜安全、环境友好型绿色杀虫剂在全球被广泛使用。Bt毒素与昆虫中肠上特定毒素受体结合并发挥作用,形成毒素穿孔导致昆虫死亡是其重要的杀虫机制之一,靶标害虫对Bt毒素产生抗性是制约转Bt作物长期有效种植和Bt毒素持续使用的重要因素。文中从鳞翅目昆虫中肠细胞Bt毒素重要受体的研究阐述昆虫对Bt的抗性机制,为Bt抗性机制的深入研究和对害虫的防控与治理提供了一定的理论参考。     

Bt杀虫晶体蛋白受体分子的结构与功能

苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis, Bt)杀虫蛋白与昆虫中肠细胞膜上受体的结合是Bt毒素作用的关键环节和决定Bt杀虫蛋白选择性的关键因素。受体与Bt杀虫蛋白结合能力的改变可能是昆虫对Bt产生抗性的主要原因,也因此成为近年来国际上的研究热点和焦点,并取得了突破性的进展。该文就昆虫体内Bt毒素的４种受体：氨肽酶N、类钙粘蛋白、碱性磷酸酶以及最近报道的糖脂类受体的结构、功能、受体与毒素的结合特性、受体基因在离体细胞中的表达特性以及受体基因的突变与害虫对Bt毒素的抗性等方面进行了综述。     

Bt杀虫剂研究进展

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。     

昆虫对转Bt基因作物的抗性及对策

本文主要总结了近年来害虫对表达苏云金芽胞杆菌( Bacillus thuringiensis, Bt)杀虫毒素的转基因作物在实验室和自然田野环境下产生抗性的现状,及研究表明害虫产生抗性可能的机理,简单地讨论了昆虫抗性遗传机制对转基因作物持续性应用可能造成的影响和目前延缓昆虫产生抗性的策略.最后探讨了未来新的转基因技术的发展前景和延缓昆虫抗性策略的发展方向.     

Bt新型基因sip的克隆、表达和生物信息学分析

苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)杀虫晶体蛋白对农业害虫有特异的杀虫活性,对环境无污染、对人畜无害,成为目前为止研究和应用最为广泛的生物杀虫剂.其中内毒素(insecticidal crystal proteins,ICPs)和营养期杀虫蛋白(vegetative insecticidal protein,VIP)研究范围广、技术成熟,而分泌期杀虫蛋白(Secreted insecticidal protein,Sip)相关报道较少.为进一步发掘我国苏云金芽胞杆菌的菌株资源和新型基因资源,从不同生态环境中分离出400株Bt野生菌株进行sip基因的克隆鉴定,其中Bt野生菌株QZL26扩增得到1 038 bp的碱基的序列,编码345个氨基酸,与Sip1A蛋白氨基酸序列同源性为91.83％.测序结果提交GenBank注册,登录号为JQ965994.     

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。     

转基因棉花Bt毒蛋白的表达及其生态学效应

苏云金杆菌毒蛋白 (Bacillusthuringiensisgtoxicprotein)基因导入棉花植株后获得的转Bt棉可以特异性地毒杀棉铃虫及鳞翅目的一些其它害虫 ,有效地保护棉花植株不受此类棉花害虫的危害。Bt毒蛋白在棉花植株中的表达受一些内外界因素的影响而呈明显的时空变化。转Bt棉除了严重影响靶标害虫自身外 ,还能对其它一些非靶标昆虫和环境产生影响。另外 ,该文还对害虫对Bt棉的抗性以及防止害虫产生抗性的治理对策进行了综述     

苏云金芽孢杆菌Cry1Ac杀虫晶体蛋白及其分子设计

cry1Ac编码的杀虫晶体蛋白是苏云金芽孢杆菌(Bt)产生的多种杀虫晶体蛋白中对鳞翅目昆虫有很高毒性的蛋白.第一个Cry1Ac杀虫晶体蛋白最早在库斯塔克亚种HD73中以伴胞晶体形式分离获得,其编码区为3 534 bp,编码蛋白分子量为133 kD,含1 178个氨基酸,等电点为4.84.自此以来,Cry1Ac杀虫晶体蛋白结构、功能以及应用研究一直是Bt杀虫晶体蛋白研究的重要方向.本文介绍了苏云金芽孢杆菌中应用最广泛的Cry1Ac杀虫晶体蛋白家族的结构、功能及其基因分类,并进一步就基于苏云金芽孢杆菌Cry1Ac杀虫晶体蛋白的基因工程研究做了分析,提出了持续利用BtCry1Ac杀虫晶体蛋白的一些见解.     

鳞翅目昆虫中肠Bt杀虫蛋白受体研究进展

杀虫晶体蛋白(insecticidal crystal proteins,ICPs;含有Cry和Cyt 2大家族)和营养期杀虫蛋白(vegetative insecticidal proteins,Vips)等Bt杀虫蛋白可有效防治鳞翅目害虫,其中Cry应用最广泛。然而,一些地区的鳞翅目害虫已对Bt杀虫蛋白产生了抗性。目前,普遍认为鳞翅目昆虫中肠受体与Bt杀虫蛋白结合能力的改变是导致其对Bt杀虫蛋白产生抗性的最主要因素。在鳞翅目昆虫中,Cry受体是研究得最为透彻的Bt受体,已经被证实的有氨肽酶N、钙黏蛋白、碱性磷酸酶和ABC转运蛋白等。Vips杀虫蛋白类与鳞翅目昆虫中肠受体的结合方式与Cry杀虫蛋白相似,但结合位点与Cry杀虫蛋白不同。本文从结构特点、作用机制及不同鳞翅目昆虫间的表达差异等角度对以上4种鳞翅目昆虫中肠Bt受体进行了综述,并提出如下展望:(1)以棉铃虫或小菜蛾等鳞翅目昆虫为农业害虫模式生物进行深入研究,阐明其对Bt杀虫蛋白产生抗性的机制,为研究其他鳞翅目农业害虫对Bt杀虫蛋白产生抗性的机制提供理论借鉴;(2)鉴于在不同鳞翅目昆虫间,中肠Bt受体与Bt杀虫蛋白结合存在差异,且同一Bt杀虫蛋白与鳞翅目昆虫Bt受体并不专一性结合,Bt杀虫蛋白多基因组合策略是较为有效的田间鳞翅目昆虫防治策略,是今后一段时间内Bt杀虫蛋白应用的发展方向。     

转抗虫基因植物对蜜蜂的影响

苏云金杆菌 (Bacillusthuringiensis,Bt)毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因是广泛用于植物抗虫基因工程的两大类基因。Bt毒蛋白对蜜蜂没有明显毒害作用 ,但对草蛉、瓢虫等有益昆虫的繁殖、发育具有不良影响 ,而且在花粉中表达 ,因此转Bt基因植物对蜜蜂的影响有待于进一步研究。蛋白酶抑制剂浓度高时 ,对蜜蜂具有明显的毒害作用。随着基因工程技术的发展 ,蛋白酶抑制剂基因表达水平的提高 ,转基因植物必将对蜜蜂产生一些不良影响。蜜蜂仅取食植物的花蜜和花粉 ,可以采用不同的启动子 ,使抗虫基因只在害虫取食部位表达 ,而在花蜜和花粉中不表达 ,以确保既能抗虫 ,又对蜜蜂安全     

一株对苹果树鳞翅目害虫高毒力的苏云金芽胞杆菌YX-1

苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)YX-1是从土壤中分离的对多种鳞翅目害虫具有杀虫活性的新菌株。为了探索该菌株在果树上应用的可行性,本研究测定了Bt YX-1菌株对苹果树上6种鳞翅目害虫的杀虫毒力,同时对该菌株的晶体形态特征、蛋白型、生长特性、基因型等进行了分析。结果表明,Bt YX-1菌株产生菱形伴胞晶体,SDS-PAGE分析表明该菌株表达的主要蛋白条带分子量约为130ku和60ku;基因型鉴定表明,Bt YX-1菌株含有cry1Ac、cry2Ac、cry1I、vip3Aa和cry34-35基因;生物活性测定表明,Bt YX-1菌株的孢晶混合物对美国白蛾Hlyphantria cunea、棉铃虫Helicoverpa armigera、斜纹夜蛾Prodenia litura、梨小食心虫Grapholitha molesta、苹小卷叶蛾Adoxophyes orana以及苹掌舟蛾Phalera flavescens的LC50分别为14.48、2.72×103、6.24×104、1.01×102、3.52×104、4.73×103mg/L,均低于标准菌株Bt HD-1的LC50。发酵上清液的杀虫活性很低,2龄棉铃虫幼虫的死亡率仅为8.33%,但是该上清液能显著提高孢晶混合物的毒力,说明上清液中含有增效物质。研究结果表明该菌株具有进一步开发为商品制剂的潜力。     

抗虫植物基因工程研究进展

虫害是造成农业减产的主要原因之一。据不完全统计,全世界每年因虫害引起的作物减产达总产量的15％,损失高达数千亿美元。在我国,因虫害水稻减产在lO％以上;小麦减产近20％;棉花减产在     

Effective control of yellow stem borer and rice leaf folder in transgenic rice indica varieties Basmati 370 and M 7 using the novel δ-endotoxin cry2A Bacillus thuringiensis gene

Transgenic rice indica varieties Basmati 370 and M 7 expressing the novel cry2A (Bt) insecticidal gene were generated by particle bombardment. Molecular and biochemical analyses in R0 and R1 populations confirmed stable integration and expression of this novel Bt transgene. We estimated that the gene product was expressed up to 5% of total leaf protein. Insect feeding bioassays demonstrated that the Cry2A protein was effective against the yellow stem borer and the rice leaf folder, two major rice pests in the Indian Subcontinent. This is the first report of the control of major rice pests using this specific Bt gene. The cry2A gene can now be used in combination with other insecticidal genes for pyramiding resistance against insect pests. This will delay, or perhaps in combination with integrated pest management practices, prevent evolution of insect populations resistant to single insecticidal genes.     

Structural and functional analysis of a cloned delta endotoxin of Bacillus thuringiensis berliner 1715

A plasmid-encoded crystal protein gene (bt2) has been cloned from Bacillus thuringiensis berliner 1715. In Escherichia coli, it directs the synthesis of the 130-kDa protein (Bt2) which is toxic to larvae of Pieris brassicae and Manduca sexta. Comparison of the deduced amino acid sequence of this Bt2 protein with the B. thuringiensis kurstaki HD1 Dipel, B. thuringiensis kurstaki HD73 and B. thuringiensis sotto crystal protein sequences suggests that homologous recombination between the different genes has occurred during evolution. Treatment of the Bt2 protein with trypsin or chymotrypsin yields a 60-kDa protease-resistant and fully toxic polypeptide. The minimal portion of the Bt2 protein required for toxicity has been determined by analysing the polypeptides produced by deletion derivatives of the bt2 gene. It coincides with the 60-kDa protease-resistant Bt2 fragment and it starts between amino acids 29 and 35 at the N-terminus and terminates between positions 599 and 607 at the C-terminus.     

5种中国苏云金芽孢杆菌的伴孢 晶体蛋白基因分析

利用聚合酶联反应(PCR)和聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)技术分析了5种中国苏云金杆菌制剂菌株的伴孢晶体蛋白及其基因组成。结果发现,5种菌株均含有cry1Aa和/或c和/或d和/或b基因,只有Bt+Virus菌株含有cry1Ab基因,cry1A基因编码的伴孢晶体蛋白分子量约为130 kD;仅有JS-Bt C菌株含有cry1B基因,其编码的伴孢晶体蛋白分子量约为138 kD;除HB Bt C菌株外,其余4个菌株均含有cry2Aa和/或b基因,这类基因编码分子量为70 kD的伴孢晶体蛋白;所有5个菌株都含有cry1I基因,其编码的伴孢晶体蛋白分子量应为81.2 kD,但实验中未曾检测到cry1I基因的表达;所有的菌株都不含有cry1C和cry1D基因。     

Protein proteinase inhibitor genes in combat against insects, pests, and pathogens: natural and engineered phytoprotection

The continual need to increase food production necessitates the development and application of novel biotechnologies to enable the provision of improved crop varieties in a timely and cost-effective way. A milestone in this field was the introduction of Bacillus thuringiensis (Bt) entomotoxic proteins into plants. Despite the success of this technology, there is need for development of alternative strategies of phytoprotection. Biotechnology offers sustainable solutions to the problem of pests, pathogens, and plant parasitic nematodes in the form of other insecticidal protein genes. A variety of genes, besides (Bt) toxins that are now available for genetic engineering for pest resistance are genes for vegetative insecticidal proteins, proteinase inhibitors, alpha-amylase inhibitors, and plant lectins. This review presents a comprehensive summary of research efforts that focus on the potential use and advantages of using proteinase inhibitor genes to engineer insect- and pest-resistance. Crop protection by means of PI genes is an important component of Integrated Pest Management programmes.