生物防治-06轉(zhuǎn)基因抗蟲植物

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1、轉(zhuǎn)基因抗蟲植物按美國的情況，該章應(yīng)為植物農(nóng)藥國務(wù)院于2001年5月頒布了《轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物：在2001年5月國務(wù)院頒布的《轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》中，農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物是指利用基因工程技術(shù)改變基因組構(gòu)成，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或者農(nóng)產(chǎn)品加工的動(dòng)植物、微生物及其產(chǎn)品，主要包括：　　(一)轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物（含種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種）和微生物；　（二）轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物、微生物產(chǎn)品；　（三）轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品的直接加工品；?。ㄋ模┖修D(zhuǎn)基因動(dòng)植物、微生物或者其產(chǎn)品成份的種子、種畜禽、水產(chǎn)苗種、農(nóng)藥、獸藥、肥料和添加劑等產(chǎn)品。轉(zhuǎn)基因

2、抗蟲植物：是基于外源殺蟲基因的導(dǎo)入，培育成的抗蟲性的植物。蟲害是制約農(nóng)作物高產(chǎn)的重要因素，世界每年因蟲害造成的損失約占農(nóng)作物總產(chǎn)量的15%以上?；瘜W(xué)農(nóng)藥的施用在減少蟲害的同時(shí)引起一系列副作用，如提高成本、污染環(huán)境、誘導(dǎo)害蟲產(chǎn)生抗藥性、引起次要害蟲的大發(fā)生等。通過基因工程手段培育抗蟲新品種(系)可從根本上解決3R問題，對哺乳動(dòng)物和一些有益昆蟲不產(chǎn)生毒害作用，且不造成環(huán)境污染，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前全世界最常改良的性狀中抗蟲占第二位(24%)，到1998年已商業(yè)化的6類性狀中抗蟲占15%。人們已從細(xì)菌中、植物本身以及昆

3、蟲體內(nèi)發(fā)現(xiàn)并分離到許多抗蟲基因，有許多抗蟲轉(zhuǎn)基因植物正在進(jìn)行田間試驗(yàn)，并有一些品種已商品化。迄今發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用于提高植物抗蟲性的基因主要有兩類:一類是從細(xì)菌中分離出來的抗蟲基因，如蘇云金桿菌毒蛋白基因(Bt基因)、異戊基轉(zhuǎn)移酶基因(ipt)，另一類是從植物中分離出來的抗蟲基因，如蛋白酶抑制劑基因(PI基因)、淀粉酶抑制劑基因、外源凝集素基因等。其中Bt基因和PI基因在農(nóng)業(yè)上利用最廣。一、Bt殺蟲晶體蛋白（Bt毒蛋白）基因Bt殺蟲晶體蛋白ICP，是單基因直接表達(dá)的產(chǎn)物，不同基因型所表達(dá)的產(chǎn)物具有顯著不同的殺蟲特異性。自19

4、81年Schnepf等克隆了蘇云金芽孢桿菌的第一個(gè)ICP基因,并于1985年發(fā)表了它的DNA堿基序列及其編碼蛋白的氨基酸序列起,迄今已發(fā)現(xiàn)和克隆了170多種ICP基因。因此，弄清ICP基因型，對于菌株鑒定及篩選、殺蟲特性的了解、殺蟲譜的改良等，都具有重要意義。90年代以來，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PolymeraseChainReaction,PCR)技術(shù)以其快速、簡便、靈敏的特點(diǎn)在BtICP基因的鑒定上得到了廣泛應(yīng)用。本文就BtICP基因PCR鑒定的策略進(jìn)行探討，并對其進(jìn)展作一回顧。1.Bt毒蛋白的殺蟲機(jī)理Bt是蘇云金桿菌

5、Baciiusthuringiensis的簡稱，是一種革蘭氏陽性土壤芽胞桿菌。通過克隆技術(shù)確定Bt基因位于30~150MD大小不同的質(zhì)粒上，其中毒性區(qū)間位于該序列N端29~607個(gè)編碼區(qū)，C端有高度的保守性，對穩(wěn)定晶體蛋白結(jié)構(gòu)可能起著重要作用。Bt殺蟲活性源于芽胞形成時(shí)產(chǎn)生的殺蟲結(jié)晶蛋白(insecticidalcrystalprotein，ICP)或蘇云金桿菌毒蛋白(Bttoxicprotein)，其中應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要是δ內(nèi)毒素。已知δ內(nèi)毒素為130~160KD的多肽，在伴孢晶體內(nèi)是以原毒素(protoxin)

6、的形式存在，經(jīng)體外堿解或在昆蟲腸道內(nèi)被蛋白酶水解成55~70KD或更小的多肽，與敏感昆蟲中腸道上皮紋緣細(xì)胞(brushborder16membrance)上的特異受體位點(diǎn)結(jié)合，引起并破壞紋緣膜細(xì)胞滲透壓平衡，使細(xì)胞裂解，殺死昆蟲。2.Bt霉蛋白基因分類自1901年發(fā)現(xiàn)蘇云金桿菌以來，現(xiàn)已分離出4萬多個(gè)Bt菌種，報(bào)道了51個(gè)血清型，50多個(gè)亞種，已克隆出60多個(gè)毒素基因。不同基因型殺蟲譜不同，毒蛋白的大小及形狀也不一樣。根據(jù)殺蟲譜的不同，將殺蟲基因分成六大類，統(tǒng)稱為cry基因，用羅馬數(shù)字I、II、III、IV等來命名，

7、分別代表幾種殺蟲范圍。在每一類型下根據(jù)氨基酸序列的同源性，又分為A，B，C等不同的基因型。在同一基因型下根據(jù)限制性內(nèi)切酶的酶譜和分子量的大小，又分為a，b，c等不同的基因亞型。其分類如下:cryI基因型編碼對鱗翅目昆蟲有毒殺作用的菱形伴孢晶體蛋白，約30~140KD，在昆蟲中腸內(nèi)降解為60~70KD的多肽，在cryI基因間，氨基酸同源性為82%~90%的歸為cryIA;55%~71%的歸為cryIA基因中，根據(jù)限制性內(nèi)切酶的酶譜和分子量的大小，又分為:cryIA(a)，4.50kb;cryIA(b)，5.30kb;c

8、ryIA(c)，6.60kb亞類基因。CryII基因通常編碼對鱗翅目和雙翅目昆蟲有毒殺作用的立方體伴孢晶體蛋白，約65KD。而cryIIB只對鱗翅目昆蟲有毒性，它們之間的同源性達(dá)80%左右。cryIII基因編碼對鞘翅目昆蟲有特異毒殺作用的長方形伴孢晶體，約72KD。CryIIIA基因與cryI和cryIV基因的毒性核心5'端編碼區(qū)有同源性，與3