Bt 毒蛋白基因在转基因抗虫植物中的应用

1　引言世界上每年因虫害而造成的农产品损失估计为 13 %。在我国 ,水稻每年因虫害减产 10 %以上 ,小麦减产近 2 0 % ,棉花产量损失达 2 0 %～3 0 % ,如果加上这些农产品在贮藏过程中因虫害而造成的损失则更大。目前 ,农作物保护主要依赖于施用农药 ,从长远利益来看 ,将来必须发展绿色环保型农业 ,以减少能源和化学药剂的投入量 ,并且不会产生药剂残留、环境污染以及害虫的抗药性等问题。基因工程技术的发展克服了常规育种的不足 ,开辟了植物抗病虫害育种的新时代。抗植物虫害的基因有很多 ,目前经常使用的主要有 3种 ,即豇豆胰蛋白酶抑制剂…     

高效Bt抗虫基因表达结构的构建及其在转基因烟草中表达行为的研究

构建了高效植物表达载体pBinMoBc,其携带有超强表达复合启动子OM及Ω因子控制下的CryIA?基因,作为对照,本实验构建了含有CaMV35S启动子控制下的CryIA?基因的植物表达载体pBinoBc。分别使用两个植物表达载体转化烟草,ELISA检测表明,在pBinMoBc转基因烟草中CryIA?基因的平均表达水平是pBinoBc的2.44倍,最高可达可溶蛋白的0.255%。抗虫检测结果表明,pBinMoBc转基因烟草与pBinoBc转基因烟草相比,具有更强的抗棉铃虫效果。上述结果表明,OM启动子比CaMV 35S启动子更具有实际应用价值,此结果在植物抗虫基因工程研究中具有重要意义。     

Bt转基因抗虫植物研究进展

目前Bt成为世界上植物抗虫基因工程中研究和应用最多的基因。已经有多种转单一Bt和复合Bt的转基因玉米、棉花、马铃薯等作物得到大面积种植。还有许多新的具有良好抗虫性的Bt转基因植物,如水稻、大豆、油菜、苜蓿、花椰菜、蓖麻等已经试验成功,并逐渐推广种植。Bt转基因抗虫植物的培育为提高产量,减少杀虫剂的使用和保护环境做出了举足轻重的贡献。就Bt的分类、杀虫机理、Bt转基因抗虫植物的发展状况以及种植Bt抗虫植物对环境的影响进行了概述。     

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     

转基因烟草中Bt毒蛋白基因的表达行为

Bt toxin genes were the insecticidal genes most widely used in genetic engineering of pest resistant plant, were of important significance to study their expression behavior in transgenic plants. In this work, a plant expression vector, pBinMoBc, was constructed. It contained the Cry IA(c) gene under control of chimeric OM promoter and the Ω factor. The vector was transferred into tobacco (Nicotiana tabacum L.) plant via Agrobacterium-mediated transformation. ELISA assay showed that the expression levels of the Cry IA(c) gene in transgenic tobacco plants were significantly higher than that in wild-type tobacco plants. The highest could be up to 0.255% of total soluble proteins; the expression level of CryIA(c) gene in transgenic tobacco plant was changeable during the development stages of tobacco plant. Bioassay showed that pBinMoBc transgenic tobacco plants had more notable insecticidal activity than the wild-type tobacco plants. The above results indicated that pBinMoBc was an effective pest-resistent plant expression vector. This study would be very helpful in screening transgenic cotton with high resistance to cotton bollworm (Heliothis armigeva Hubner).     

北疆棉区Bt棉及土壤中Bt毒蛋白含量测定

目的:转Bt基因抗虫棉植株中Bt毒蛋白含量测定.方法:采用ELISA法对转Bt基因植株中毒蛋白含量进行了定量检测.结果:在所检测的样品中,叶片中Bt毒蛋白含量最高,其次是蕾、铃、花瓣、花苞叶、蕾苞叶、花柱,而在根中的含量较低,土样中没有检测到Bt毒蛋白;不同生育期的顶叶中Bt毒蛋白含量差异显著,其在苗期叶片中最高,蕾期次之,花期、花铃期开始降低,而铃期和吐絮期又有一定的增加.结论:Bt基因在植株体内的表达随着器官的不同,生育时期的不同而表现出时空动态变化.     

转Bt基因作物Bt毒蛋白在土壤中的安全性研究

商业化的转Bt基因作物获准在田间大面积种植,使其释放的Bt毒蛋白对土壤生态系统的生态风险性问题成为人们关注的焦点,本文综述了转Bt抗虫作物以植株残体、根系分泌物、花粉等形式释放的Bt毒蛋白通过田间耕作等方式进入土壤后的一些安全性问题,包括土壤活性颗粒对Bt毒蛋白的吸附作用。Bt毒蛋白在土壤中的杀虫活性、存留,土壤微生物对Bt毒蛋白的降解作用以及Bt毒蛋白对土壤生物的影响等。     

Bt毒蛋白在转Bt基因棉中的表达及其在害虫-天敌间的转移

以常规棉泗棉3号作为对照,采用酶联免疫生测法（ELISA）和室内生物测定法,研究了转Bt基因棉新棉33B和GK-12不同组织器官中Cry1Ac或Cry1Ab毒蛋白的表达及其向靶标害虫（棉铃虫）、非靶标害虫（棉蚜）以及天敌（龟纹瓢虫）的传递和影响。研究结果表明,新棉33B各组织器官中Bt毒蛋白的表达量较高,为79.7～1 390.0 ng/g鲜重,GK-012较低为165～2640 ng/g鲜重。在花盛期,新棉33B各组织器官中Bt毒蛋白的表达量依次为：柱头、花 >子房、花瓣>群尖;而5～7叶期的初展嫩叶、现蕾初期的幼蕾及花铃期的幼铃表达量相当,而且与花盛期群尖的表达量没有明显区别。同样处于花盛期的GK-12,其各组织器官中Bt毒蛋白的表达量依次为：花药>柱头>花瓣>群尖>子房;而5～7叶期的初展嫩叶、现蕾初期的幼蕾及花铃期的幼铃表达量相当,而且与花盛期群尖的表达量没有明显差异。常规对照棉的幼铃、花药、柱头以及子房中痕量Bt毒蛋白的存在可能与传粉昆虫等的活动有关。在转Bt基因棉田采集的棉蚜和棉铃虫老龄幼虫,其体内均可检测到Bt毒蛋白;在新棉33B棉田采集的龟纹瓢虫幼虫和成虫体内也可检测出Bt毒素。当以Bt棉田的棉蚜饲喂龟纹瓢虫时,龟纹瓢虫的生长发育、存活以及繁殖等基本没有受到影响。     

Bt棉与常规棉根际土壤Bt毒蛋白和植物激素变化动态

通过ELISA法对常规棉（石远321）和转基因抗虫棉（99B、SGK321）根际土壤苏云金芽孢杆菌（Bt）毒蛋白和植物激素含量进行了分析,结果表明抗虫棉根际土壤Bt毒蛋白含量显著高于常规棉,特别是从苗期到盛花期抗虫棉根际土壤Bt毒蛋白含量高出常规棉200-300ng／g。抗虫棉根际土壤中脱落酸（ABA）和生长素吲哚乙酸（IAA）含量变化趋势与常规棉相比表现出较大差异。常规棉与抗虫棉根际土壤中ABA变化趋势表现为相似的单峰曲线,而抗虫棉根际土壤中ABA含量变化幅度明显小于常规棉。在棉花生长发育后期抗虫棉根际土壤中赤霉酸（GA3）含量较高,而常规棉根际土壤中GA,含量升高较抗虫棉早且变化幅度大,在高峰处常规棉高于抗虫棉,低谷时抗虫棉高于常规棉。7月17日常规棉根际土壤IAA含量显著高于抗虫棉,8月27日抗虫棉又大大高于常规棉,其他时期变化不大。上述结果表明,外源Bt基因的插入或表达能引起棉花根际土壤中Bt毒蛋白和植物激素含量的较大改变,这种改变可能会影响到抗虫棉的生长发育,并对环境产生影响。     

NaCl胁迫对转基因杨树外源基因表达的影响

以具高抗虫性的转抗虫基因‘741杨’及在此基础上转入了发根农杆菌Ri质粒T-DNA株系的组培苗为材料,研究了转基因株系BtCrylAc抗虫基因和发根基因的表达及其对NaCl胁迫的反应。结果表明,转入Ri质粒T- DNA上的rol基因后,导致苗木根系数目增加,根系长度减小,IAA和GA含量显著提高,抗虫BtCrylAc基因编码的毒蛋白的表达量降低;随着NaCl胁迫强度的增加,苗高、根系数量、叶绿素含量及IAA、GA含量逐步降低,而根系的长度加大,Bt毒蛋白含量显著提高,表明NaCl胁迫使转基因杨外源Bt毒蛋白基因的表达增强,而发根农杆菌Ri质粒T-DNA的表达下降。     

转Bt基因植物中外源基因时空动态表达的研究现状

在转Bt基因植株中 ,外源基因的时空动态表达对于害虫的防治和转基因安全评价管理具有重要意义。利用生物测定法和酶联免疫吸附测定法 (ELISA) ,对植物不同组织在同一发育阶段、同一组织在不同的发育阶段以及不同转基因植株的外源基因的时空动态表达进行研究。本文综述了转基因植物中外源基因时空动态表达的研究进展和现状。     

Changes of Bt Toxin in the Rhizosphere of Transgenic Bt Cotton and its Influence on Soil Functional Bacteria

Summary The concentrations of Bacillus thuringensis (Bt) toxin released from root exudation of Bt cotton were measured by an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), and its impacts on the numbers of culturable functional bacteria in the rhizosphere were determined by cultivation. No Bt toxin was found in the rhizosphere of non-Bt cotton (SHIYUAN321), but varying levels of Bt toxin were present in the rhizosphere of two Bt cotton varieties (NuCOTN99^B and SGK321) during the entire growth period. The levels of Bt toxin in the rhizosphere of NuCOTN99^B were significantly higher (p<0.05) than those of SGK321 within all sampling dates except on June 17th in the whole growth season. Significant differences (p<0.05) were found in the numbers of the three functional bacteria between SHIYUAN321 and NuCOTN99^B within each sampling day from May 27th to October 27th. No significant differences were found in the numbers of functional bacteria among three cultivars after growth season. Fortification of pure Bt toxin into rhizospheric soil did not result in significant changes in the numbers of culturable functional bacteria, except the nitrogen-fixing bacteria when the concentration of Bt toxin was higher than 500 ng/g. The results indicated that Bt toxin was not the direct factor causing decrease of the numbers of bacteria in the rhizosphere, and other factors may be involved.     

北非蝎昆虫毒素AaHIT1基因的原核表达和转基因分析

将北非蝎昆虫毒素 (AndroctonusaustralisHectorinsecttoxin ,AaHIT1)基因克隆入温度诱导表达载体pBV2 2 0 ,并在宿主菌E .coliDH5α中进行诱导表达 .表达定位分析发现 ,AaHIT1大部分存在于包涵体中 .蛋白质N 端测序证实了体外表达的AaHIT1蛋白的正确性 .将AaHIT1基因转化入烟草中并获得了转基因植株 ,基因组PCR、RT PCR及Northern印迹分别证实AaHIT1基因已正确地插入到烟草基因组中并已得到表达 .抗虫实验表明 ,该转基因烟草对白粉虱有明显的抗性 .该研究为蝎毒AaHIT1的生物学毒性实验以及获得抗虫转基因作物奠定了基础     

转基因植物中Bt杀虫蛋白的重组噬菌体辅助检测

以LRP和棉花总蛋白为本底蛋白,纯化的Bt杀虫蛋白为目标蛋白,利用噬菌体展示技术从噬菌体的随机七肽库中筛选与Bt蛋白特异性结合的七肽.ELISA检测表明经过三轮淘筛过程,特异性多肽得到了高度富集,其中PH5可与Bt蛋白特异性结合.将筛选出的PH5作为Bt蛋白的“类抗体”用于抗虫转基因植物的检测,由此建立了一种新的检测方法,讨论了噬菌体展示技术在植物基因工程中的潜在应用价值.     

霍乱肠毒素B亚单位在转基因番茄中表达的研究

将霍乱肠毒素B亚单位（CT－B）基因及内质网引导序列（SEKDEL）克隆到质粒pRTL2和pBI121中,分别构建植物双元表达载体pBI-CTB和pBI-CTBK,CT-B基因由Ca35S启动子控制表达。采用叶盘法经根癌农杆菌介导转化番茄（金丰1号,Jinfeng1)各表达载体得到一批转基因植株。经PCR和Southern blot分析表明CT－B基因整合到了番茄基因组中;ELISA和Western blot分析表明pBI-CTB和pBI-CTBK的转基因植株能够有效表达CT－B多肽,分别占番茄叶片可溶性蛋白的0.055%和0.084%。     

转基因抗虫棉Bt基因插入区碱基组成分析

利用TAIL－PCR的方法克隆不同来源的转基因抗虫棉中外源基因插入区的侧翼序列并对其进行序列和结构分析,结果表明,同一个较基因的单构自交得到的不同株系中外源基因插入区的两侧DNA序列完全相同,不同的转基因抗虫棉虫的外源基因插入位置各不相同,不同来源的转基因品种外源基因插入的上游侧翼片段含有一段残留质粒片段,外源基因插入的下游侧翼片段为富含AT碱基结构,其中泗棉3号转基因抗虫品系中下游侧翼片段的AT碱基高达92％,Southern杂交结果显示这些侧翼序列为高AT含量的多拷贝序列,序列中没有发现拓扑异构酶的结合位点。