Bt转基因抗虫植物研究进展

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转Bt基因抗虫棉近等基因系的研究

Ａｂｔａｔ：ＳｅｅｔａｇｅｃＢｔｃｔｎｎｅｒｓｒｃｖｎｒｎｓｎｉｏｔｏａ— ｉｏｇｅｃｌｎｅｏｆＧ．ｈｉｓｕｍｗｅｅｂｒｄｂｙｓｎｉｉｓｒｕｔｒｅｂａｋｃｏｓｉｃｒｓｎｇ．ＴｈｅｒｓｔｓｅｕｌｈｏｗｅｈａｔｅｒａｄｔｔｈｅｗｓｎｏｏｉｓｅｆｃｏｆＢｔｇｅｔｏｔｏｎｆｂｅｂｖｏｕｆｅｔｎｅｏｎｈｅｃｔｉｒｙｉｌｆｃｏｒｕｈｓｉｔｅｄａｔｓｃａｌｎｐｅｃｎｔ，ｂｏｌｒｅｌｅｇｈｔ，ｗｉｂｌｐａｎｔａｆｂｅｑｕａｉｙｕｃａｓｌｎｇｔ，ｏｌｌ，ｎｄｉｒｌｔｓｈｅｈｕｎｉｏｒｉｙ，ｆｍｔ
（ｎｉｎｌＫｅｂｒｔｒｆｏｎｔｃＮａｔｏａｙＬａｏａｏｙｏＣｒｐＧｅｅｉｓ＆
ＧｅｍｐｌｓＥｎａｃｍｅｔｒａｍｈｎｅｎ，ＮａｊｎｎｉｇＡｇｒｃｌｕａｉｕｔｒｌＵｎｖｒｉｉｅｓｔｙ，Ｎａｊｎ０９ｃｉａ）ｎｉｇ２０ｈｎ１５，
号） ×泗棉３号ＢＦ、Ｒ１ × 中棉所２）Ｃ。（９３ ×中棉所２ＣＦ、（９× 中棉所２３Ｂ。Ｒ１３）× 中棉所２Ｂ、Ｒ１ ×苏棉１３ＣＦ２（９２号） ×苏棉１２号ＢＦ、Ｃ。２（９Ｒ１ ×苏棉１２号） ×苏棉１２号ＢＣＦ。
亦无明显影响。过回交可将Ｂ通￡基因转育到优良品种的遗传背景上，现抗虫性状与高产、质等实优性状的结合。

bt基因植物抗虫原理

bt基因植物抗虫原理
BT基因植物是具有抗虫性的转基因作物，也被称为农业生物技术中的一种环保、高效、安全、可持续的方法。

BT基因植物的抗虫原理是通过基因重组，在植物体内表达一种名为Bt（Bacillus thuringiensis）的细菌杀虫蛋白，从而使植物获得抵御虫害的能力。

Bt蛋白是一种天然的杀虫剂，存在于土壤中的一种细菌中。

该蛋白在昆虫肠道中发挥作用，与肠道中的酸性环境结合形成一种毒素，并刺激神经系统而导致昆虫死亡。

Bt蛋白通过转基因技术嵌入到植物基因组中，让植物在自身体内也能够合成Bt蛋白。

BT基因植物的抗虫性具有昆虫幼虫特异性，即仅对某些昆虫幼虫起作用，而对哺乳动物、鸟类、蜜蜂等有益生物无害。

这得益于Bt蛋白与昆虫肠道中一种酶的特殊相互作用，仅在昆虫肠道中发挥杀虫作用，而在其他生物体内被分解成无害的氨基酸。

BT基因植物的抗虫性对环境和人体健康具有积极作用。

传统的农业防治方法往往使用化学农药，长期使用会导致昆虫抗药性的产生以及对人类健康和土壤生态的影响。

而使用BT基因植物则可减少对环境的污染和药物残留。

此外，BT基因植物还可以提高农作物的产量和质量，在农业生产中具有广泛应用前景。

总之，BT基因植物的抗虫原理是在植物体内表达一种天然的杀虫蛋白，通过特异性相互作用仅对某些昆虫幼虫起作用，从而获得抵御虫害的
能力。

使用BT基因植物可以减少对环境和人类健康的影响，同时提高农作物的产量和质量，具有可持续农业发展的潜力。

转Bt基因作物毒素蛋白降解特性研究进展

转Bt基因作物毒素蛋白降解特性研究进展Abstract: The characteristics of Bt insecticidal proteins, soil remaining and accumulating of toxins released by transgenic Bt crops, and the impact of transgenic Bt crops on ecological environment were summarized. The degradation of Bt Protein in soil and its impacting factors were also discussed. It was suggested that the degradation of transgenic Bt crops stalks should be investigated, to degrade Bt proteins in transgenic Bt crops while degrading transgenic Bt crops stalks.Key words: transgenic Bt crops; toxins protein; soil; degradation自1983年转基因作物问世以来,转基因作物发展迅猛,全球种植面积从1996年的170万hm2增加到2009年的1.34亿hm2,翻了近80倍,累计达10亿hm2,截至2009年累计经济效益达519亿美元｡2009年共有25个国家的1 400万农民种植了转基因作物,其中,美国是世界上最大的转基因作物种植国,占全世界的48%｡2009年,转基因耐除草剂大豆仍然是主要的转基因作物,占全球转基因作物种植面积的52%,其次是转基因玉米(占31%)､转基因棉花(占12%)和转基因油菜(占5%)｡2009年发展中国家转基因作物种植面积占世界的46%,中国居世界第六位｡农业生物技术应用国际服务组织(ISAAA)预测:2015年,世界将有40个国家的2 000万农民种植转基因作物,种植面积将扩大到2亿hm2 [1]｡转Bt基因作物是全球商品化程度最快的抗虫转基因作物,目前进行商业化种植的有转Bt基因玉米(Bt11､Mon810､Event176等)､棉花､马铃薯和杨树等｡但转Bt基因作物大规模种植的潜在生态风险是许多科学家争论的焦点｡研究表明,Bt杀虫晶体蛋白可以通过转Bt基因作物根系分泌物或作物残留等形式进入土壤生态系统,并且在土壤和环境中比较稳定,经过较长的时间后仍具有很高的活性,因此可能会对土壤微生物类群､土壤多样性以及周围生态环境产生不利影响｡本研究综述了转Bt基因作物毒素蛋白的降解特性研究进展,旨在为开展Bt杀虫晶体蛋白的降解研究工作和系统评估转Bt基因作物的生态风险提供参考数据｡1Bt杀虫蛋白1.1Bt杀虫蛋白的杀虫机制Bt(Bacillus thuringiensis)是一种革兰氏阳性需氧型芽孢杆菌,1901年Ishiwata首先在染病的蚕蛾中发现这种芽孢杆菌,但是没有保存下来｡1909年,Berliner从德国苏云金省的地中海粉螟上重新分离到Bt,并正式定名为苏云金芽孢杆菌[2]｡苏云金芽孢杆菌在其芽孢形成过程中,能产生一种杀虫晶体蛋白(Insecticidal crystal proteins)｡Bt的毒素可分为内毒素和外毒素｡外毒素指苏云金杆菌在生命活动过程中排出体外的代谢物,包括α-外毒素､β-外毒素､γ-外毒素､不稳定外毒素和水溶性外毒素等｡内毒素又称δ-内毒素､晶体毒素或杀虫晶体蛋白｡其中用于转基因植物的主要是δ-内毒素,δ-内毒素被敏感昆虫幼虫取食后,在其消化道内消化酶的作用下,蛋白被水解释放出Mr约60×103~70×103的活性毒蛋白分子(Toxin),毒蛋白与昆虫中肠上皮细胞上的特异性受体结合,并发生作用而使细胞膜穿孔｡消化道细胞内的离子浓度和渗透压平衡遭破坏,使上皮细胞裂解,并导致昆虫死亡[3-8]｡1.2Bt杀虫蛋白的应用1978年,Stahly等[9]确定了Bt杀虫蛋白基因的位置和可操作性｡此后,各国科学家纷纷将Bt杀虫蛋白基因转入其他微生物,构建或改良可高效产生Bt杀虫晶体蛋白的工程菌株;或将其改造后转入植物体,以期获得抗虫的转基因植物｡1987年,比利时的Vaeck等[10]利用农杆菌介导法将完整的Cry1Ab基因和3’端缺失后仅保留5’端编码毒蛋白核心区的不同长度的Cry1Ab基因导入烟草,获得了第一例转Bt基因的植物,同年还有3个实验室也报道了转Bt基因的烟草或番茄[4,10,11],但这些转基因植物的抗虫性都很弱,难以检测出mRNA的转录,Bt杀虫蛋白的表达量很低,主要原因是未改造的Bt基因具有原核性质不能在真核生物中高效表达｡因此,为了提高Bt基因在转基因植物中的表达水平,科学家们纷纷对Bt基因进行改造或人工合成,将Bt基因的不稳定序列换成植物偏爱的密码子｡Perlak等[12]在不改变Bt杀虫蛋白氨基酸序列的前提下,将CryIAb､CryIAc基因的密码子进行改造,使这两个基因在转基因棉花中的表达水平提高了近100倍,Bt杀虫蛋白的含量提高到占可溶性蛋白的0.05%~0.10%,抗虫功效明显增强｡除了对Bt基因的密码子进行改造外,还可以通过使用组织特异性启动子或强启动子来提高Bt基因在转基因植物中的表达水平,从而达到抗虫的目的｡随着生物技术的发展,近年来科学家们开始尝试用复合的具有非竞争性结合关系的Bt基因来转化植物,以获得对多种害虫都能产生抗性的转基因植物,Salm等[13]用分别属于CryIAb和CryIAc的活性片段构建了一个融合基因,并将其导入烟草和番茄,得到了对甜菜夜蛾､烟芽夜蛾､烟草夜蛾都有抗性的转基因植株｡1.3国内转Bt基因植物研究现状国内有关转Bt基因作物的研究虽然起步较晚,但进展很快｡1992年中国农业科学院生物技术研究所专家,按照高等植物偏爱密码子的原则,在保持杀虫蛋白活性中心与结构的前提下,人工全序合成了Cry1A基因,并与江苏省农业科学院合作采用花粉管通道途径将人工全序合成的Bt基因导入棉花,获得高抗棉铃虫的转Bt 抗虫棉花[14,15],使我国成为继美国之后获得拥有自主知识产权转基因抗虫棉的第二个国家｡此外,中国科学院微生物所､上海植物生理研究所等单位也合成及部分改造了Cry1A基因并导入烟草､甘蓝和大豆,获得了抗虫转基因植株[16]｡丁群星等[17]用子房注射法,将经修饰后Cry1Ac基因导入玉米,使玉米螟的平均死亡率达86.66%｡另外,我国科学家对转Bt基因水稻的研究也较多,华中农业大学､浙江大学､中国科学院遗传与发育研究所､浙江省农业科学院等单位相继都获得了高抗虫的转Bt基因水稻,并已进行环境释放试验｡但是,迄今为止我国只有转Bt基因的抗虫棉得到了商品化生产,转Bt基因抗虫玉米､水稻等粮食作物大部分还处于安全评价阶段｡2009年11月27日,华中农业大学研发的转cry1Ab/cry1Ac基因抗虫水稻华恢1号和Bt汕优63获得了农业部颁发的生产应用安全证书,使转Bt基因水稻向商业化应用迈出了实质性的一步｡2008年,科技部､农业部､财政部等部门联合启动了“转基因生物新品种培育科技重大专项”,专项实施的目标是获得一批具有重要应用价值和自主知识产权的基因,培育一批抗病虫､抗逆､优质､高产､高效的重大转基因生物新品种｡专项的实施必将提高农业转基因生物研究和产业化整体水平,加快我国转基因作物新品种培育和商业化种植的步伐,为我国农业可持续发展提供强有力的科技支撑｡2转Bt基因作物对土壤生态系统的影响转Bt基因作物的Bt杀虫蛋白可以通过根系分泌､残茬分解､秸秆还田以及花粉飘落等进入土壤生态系统,并快速紧密结合于土壤活性颗粒的表面,从而避免了被降解｡研究表明,这些Bt杀虫蛋白能够在土壤中存在一段较长的时间,并且具有一定的活性,有可能对土壤的生态系统造成一定的影响｡因此,最近几年转Bt基因作物对土壤生态系统的影响受到人们的广泛关注,成为转Bt基因作物安全的研究热点之一｡2000年美国EPA将转Bt基因作物对土壤生态系统的影响列为转Bt基因作物风险评价的重要组成部分｡2.1转Bt基因作物Bt杀虫蛋白在土壤中的残留和积累Bt杀虫蛋白在土壤中与土壤颗粒紧密结合,很难降解,并持续产生毒性[18]｡1996年,Palm等[19]将转Bt基因抗虫棉的枝叶埋入5种不同微生态系统土壤中,140 d后,在其中的3种土壤中仍能检测到Bt杀虫蛋白,其含量分别为初始浓度的3%､16%和35%｡1997年,James等[20]研究证实Bt杀虫蛋白可通过枯枝落叶而残留在土壤中,并进一步证明Bt杀虫蛋白可以与土壤黏粒结合,使其毒性难以降解,最长可以持续2~3个月｡Saxena等[21]报道,转基因玉米Bt毒素蛋白通过根系分泌和残体降解释放到土壤中,并在土壤中残留最长可达350 d,Saxena等还研究了残留于土壤中的Bt杀虫蛋白的毒性,结果表明食用转Bt玉米分泌物的幼虫停止进食,5 d后死亡率高达95%~100%,而对照组玉米螟则未有死亡,这表明转Bt基因作物根系分泌物具有较强的Bt杀虫蛋白活性｡虽然,转Bt基因作物分泌的Bt 杀虫蛋白具有较强的杀虫活性,并能够在土壤中残留一段较长的时间,但是Deepak等[22]研究表明,这些残留在土壤中的Bt杀虫蛋白不会被下一季作物吸收｡因此,这些残留在土壤中的Bt杀虫蛋白并不会对下一季作物的抗虫活性产生影响｡但是,农业生态系统相对简单,稳定性差,对干扰较敏感,转Bt基因作物的大面积种植导致的大量Bt杀虫蛋白进入土壤,可能会对土壤生态系统产生较大的影响[23]｡2.2转Bt基因作物对土壤微生物区系的影响任馨等[24]在实验室条件下,比较了克螟稻Bt基因表达最高期秸秆和同一时期亲本稻秸秆的添加对淹水土壤可培养厌氧细菌数量和细菌群落组成的影响｡结果表明,与亲本对照相比,培养初期克螟稻秸秆的添加对淹水土壤厌氧发酵性细菌､产氢产乙酸细菌､反硝化细菌和产甲烷细菌的数量产生了显著性影响,但培养后期这种显著性差异基本消失｡PCR-DGGE指纹图谱和主成分分析(PCA)结果表明,两种秸秆处理土壤细菌群落组曾在培养的第三周和第五周达到显著性差异,随着培养时间的延长,两种秸秆处理土壤间细菌群落组成的差异逐渐减小,到培养的第11周,两种秸秆处理土壤间细菌群落组成的差异基本消失｡王洪兴等[25]通过研究转Bt基因水稻及其亲本秸秆在降解过程中对土壤微生物主要类群的影响,发现在秸秆降解过程中,转Bt基因组细菌和放线菌数量显著低于非转基因组,而真菌数量显著高于非转基因组,转Bt基因组反硝化细菌活性显著低于非转基因组,而解磷微生物活性在各处理组之间无明显差异｡但是,近年来Devare等[26]的一些研究结果显示转Bt基因作物并未给土壤生态系统造成重要影响｡2004年,Devare等[26]经过半年多田间种植转Cry3Bb杀虫蛋白基因的转Bt基因玉米,并通过末端限制片段长度多态性分析评估了其根际与周围的土壤微生物数量､活跃度(包括土壤氮素矿化量､短期土壤消化作用､土壤呼吸作用)和细菌群落结构,发现同时期转Bt基因玉米根际与周围的土壤中,上述指标均不存在显著性差异,转Bt基因玉米未给土壤微生物数量､活跃度及细菌群落生态带来重要影响｡2007年,Devare等[27]报道,经过3年的田间种植转Cry3Bb玉米,并通过测定种植3年转Cry3Bb玉米每年3个时期(作物种植前､开花期､收获期)收集的大批土壤样本的土壤微生物数量､活跃度数据,发现转Bt玉米对土壤微生物数量和活跃度的影响,呈现出明显的周期性变化｡与其2004年报道的试验结论一致,转Bt基因玉米未给土壤生态系统带来重要影响｡但是,目前对土壤中转Bt 杀虫蛋白的生态效应研究明显不足,评价的物种单一,周期短,对土壤中敏感微生物的研究仅局限在土壤微生物不到1%的可人工培养的种类上,尚未有对土壤微生物群落､生物多样性及功能的长期定位研究｡我国在这方面的研究仍未引起足够的重视,而且研究方法和手段也比较落后｡随着人们安全性意识的不断加强,必将增加这方面的研究投入,从而促进转基因生物产业的健康发展｡2.3转Bt基因作物对土壤动物和植物的影响在种植过转Bt基因玉米或者加入其秸秆120~180 d后的土壤上,无论种植非转基因玉米､胡萝卜､萝卜或甘蓝,在这些后茬作物组织中用ELISA检测或幼虫生测均未检测到Bt杀虫蛋白,但是其土壤中仍有活性的Bt杀虫蛋白,表明土壤中已经存在的Bt杀虫蛋白不会被后茬非转基因作物吸收和利用[22],不会对这些非转基因作物的生长和特性产生影响｡将蚯蚓培养在被Bt杀虫蛋白污染的土壤中45 d 后,其肠道内容物和粪便中均能检测到Bt杀虫蛋白,但这些Bt杀虫蛋白对蚯蚓种群的数量和生长状况没有影响,将蚯蚓转移到不含Bt杀虫蛋白的新鲜无污染土壤中培养2~3 d后,其肠道内容物中的Bt杀虫蛋白消失[28],表明结合态Bt杀虫蛋白不会影响蚯蚓的正常生长｡3转Bt基因作物Bt杀虫蛋白在土壤中降解的影响因素目前,关于Bt杀虫蛋白在土壤中降解时间的报道差异较大,可能是因为土壤中Bt杀虫蛋白的降解受到多种因素的影响,其中主要因素可能是土壤微生物､土壤湿度､酸碱度､黏粒组成及含量｡3.1土壤生物对Bt杀虫蛋白在土壤中降解的影响土壤生物是Bt杀虫蛋白在土壤中发生失活或降解的主要作用因子之一,尤其是土壤微生物,它是影响Bt杀虫蛋白在土壤中降解的最关键因子｡Palm等[19]研究发现,在种植转Bt基因棉花的土壤中,Bt杀虫蛋白的量在前14 d快速下降,然后下降趋势逐渐减慢｡而土壤经γ射线处理后,其中的Bt杀虫蛋白降解速度明显减慢｡白耀宇等[29]研究发现,在前6 d内KMD2叶片冻干粉Cry1Ab蛋白的降解速度相当快,这与Palm等[19]的研究结果较为相似,推测其快速降解的主要原因是Cry1Ab杀虫蛋白在自由状态下被土壤微生物作为一种碳源或氮源分解利用｡土壤微生物的数量及其生物活性与土壤的类型密切相关,通常有机质含量高的土壤中微生物数量多,土壤中的Bt杀虫蛋白易被土壤中的微生物降解;同时,一般情况下土壤pH值较高则土壤微生物活性也较高,有利于Bt杀虫蛋白的降解｡另外,土壤生态环境中的昆虫也能消耗一些Bt杀虫蛋白,即土壤中的Bt杀虫蛋白进入昆虫(包括靶标害虫和非靶标昆虫)体内被降解｡3.2土壤湿度对Bt杀虫蛋白在土壤中降解的影响土壤湿度是影响Bt杀虫蛋白在土壤中降解速度的主要因素之一[30]｡白耀宇等[29]研究表明,土壤淹水可显著促进Cry1Ab的降解,且淹水后Cry1Ab的降解动态在不同土壤之间十分相似,但是淹水对Cry1Ab降解的促进作用仅发生在前12 d 之内,此后多数时间内淹水与非淹水处理间Cry1Ab的降解无显著差异｡3.3土壤酸碱度对Bt杀虫蛋白在土壤中降解的影响土壤酸碱度对土壤中Bt杀虫蛋白的降解也有一定的影响,土壤pH值较高,则土壤中Bt杀虫蛋白降解较快,而土壤pH值较低,则不利于Bt杀虫蛋白的降解｡首先,土壤中微生物活性受到土壤酸碱度的影响｡一般情况下,土壤pH值高,则土壤微生物活性就大,微生物分解Bt杀虫蛋白的能力就强,致使大多数的Bt杀虫蛋白被微生物降解｡在pH值为中性的土壤中,利用生物测定法检测Bt杀虫蛋白的活性,结果表明转Bt棉花和玉米中的Bt杀虫蛋白的活性很快被降解,而pH值较低的土壤则不利于微生物对Bt杀虫蛋白的降解[31]｡其次,土壤中具有表面活性的微粒对Bt杀虫蛋白的吸附能力也受到土壤酸碱度的影响｡pH值在4.4~10.0时,蒙脱石和高岭石对Bt杀虫蛋白的吸附量都随pH值的升高而呈线性降低,由于游离态的Bt 杀虫蛋白更容易降解,因此Bt杀虫蛋白的降解率随pH值的升高而呈线性升高[32]｡Tapp等[33]报道Btk和Bt杀虫蛋白与土壤黏土矿物的吸附在pH值为6时达到最大值,因为Bt杀虫蛋白的等电点在5.5左右｡当土壤的pH值接近杀虫蛋白的等电点时,中性杀虫蛋白所受的斥力最小,致使杀虫蛋白与土壤表面有最大的接触机会,从而提高杀虫蛋白与土壤颗粒的吸附力｡结合到高岭石的杀虫蛋白可被ddH2O解吸,而结合在蒙脱石上的Bt杀虫蛋白只能被0.2%的Tris缓冲液解吸｡另外,Bt杀虫蛋白在自然含有或人为加入高岭石的土壤中的杀虫活性比自然含有或人为加入蒙脱石的土壤高,且持续的时间长,其主要原因就是含蒙脱石的土壤pH 值高,细菌活性强[34]｡3.4土壤黏粒对Bt杀虫蛋白在土壤中降解的影响土壤中黏粒的含量和组分也在很大程度上影响Bt杀虫蛋白的降解｡Stotzky等[35]研究发现,土柱中Bt蛋白含量随着黏粒浓度的升高而降低｡Donegan等[36]研究发现在沙壤土和黏壤土中,转Cry1Ab基因棉花叶片和茎秆分解释放杀虫蛋白的高活性状态可分别持续28 d和40 d,这是因为黏壤土中含有更多的土壤活性颗粒,而土壤中的沙粒和泥沙粒由于不具有表面活性的缘故,则不能吸附毒素｡而进一步的研究证实,Bt杀虫蛋白与土壤黏粒的结合,大大减少了其在土壤中的降解｡此外,光照(特别是紫外线)､气候和转Bt基因作物的品种类型､Bt杀虫蛋白浓度也影响其在土壤中的降解速率｡4展望目前的研究表明,转Bt基因作物通过各种形式向土壤生态系统中释放Bt杀虫蛋白｡位于地表的Bt杀虫蛋白,可以很容易被光降解,而土壤中的Bt杀虫蛋白可以与土壤中具有表面活性的颗粒吸附并紧密结合,从而延缓了土壤微生物对Bt杀虫蛋白的降解,致使大量的Bt杀虫蛋白在土壤中长期滞留甚至富集｡由于Bt杀虫蛋白与土壤颗粒结合后其蛋白结构并没有发生改变,依然保持较高的活性,因此,Bt 杀虫蛋白在土壤中的残留和富集可能会对土壤中非靶标生物造成不良影响,从而影响土壤生态系统的平衡｡转基因植物在进入田间释放和商业化应用的过程中应该开展土壤生态学影响的研究和监测,相对而言,发达国家在这方面已开展了不少工作,但由于研究方法和试验条件的限制,许多问题仍未弄清｡转Bt基因作物环境影响的研究是一个长期而复杂的过程,因此,需要从不同的角度开展系统的研究工作,为全面评价转Bt基因作物释放Bt杀虫蛋白可能引起的生态环境风险提供理论依据｡大面积种植转Bt基因作物后,会产生大量的含有Bt杀虫蛋白的植物秸秆,这些秸秆如果“秸秆还田”则使秸秆中含有的Bt杀虫蛋白进入土壤生态系统,造成Bt 杀虫蛋白在土壤中的累积,从而影响土壤生态系统的平衡｡因此,我们需要对转Bt 基因作物秸秆的处置和综合利用进行研究,开发转Bt基因作物秸秆处置新技术,在利用秸秆的同时降解秸秆中的Bt杀虫蛋白,从而大大降低进入土壤生态系统的Bt杀虫蛋白｡秸秆是一种非常丰富的生物质能源,被广泛地应用于生产生活的各个领域,例如利用植物纤维开发生物燃料,通过微生物处理生产生物肥料､生物饲料,利用植物纤维进行造纸等｡在利用转Bt基因作物秸秆生产沼气､生物肥料的过程中,需要对秸秆中Bt杀虫蛋白的降解情况进行研究和监测,争取通过对生产技术的改进(比如加入特定的微生物和酶)来提高秸秆中Bt杀虫蛋白的降解速度,从而从根本上消除Bt杀虫蛋白对生态系统的潜在影响｡本实验室经过一段时间的研究,从转Bt基因水稻种植田筛选出了一种能够降解Bt杀虫蛋白的细菌,在实验室条件下,4 d内该细菌能够降解转Bt基因水稻秸秆中90%以上的Bt杀虫蛋白,这对于利用转Bt基因作物秸秆生产生物肥料､沼气过程中,降解秸秆中的Bt杀虫蛋白,彻底消除Bt杀虫蛋白对生态系统的潜在影响,具有非常高的应用价值｡参考文献:[1] JAMES C. 2009年全球生物技术/转基因作物商业化发展态势——第一个十四年1996~2009[J].中国生物工程杂志,2010,30(2):1-22.[2] SCHNEPF E, CRICKMORE N, V AN RIE J, et al. 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Bt杀虫蛋白基因导入新疆棉花获得抗虫转基因植株

西北农业学报　1998,7(4):1～3Acta Agricultur ae Bo r ea li-occidentalis SinicaBt杀虫蛋白基因导入新疆棉花获得抗虫转基因植株孙　严1　倪万潮2　郭三堆3(1新疆农科院核技术生物技术研究所　乌鲁木齐　830000;2　江苏农科院经济作物研究所　南京　210014;3　中国农科院生物技术研究中心　北京　100081)摘　要　通过花粉管通道法将人工全序合成的Bt杀虫蛋白基因导入新陆早4号和C6524两品种中,收获注射过Bt杀虫蛋白基因的棉花种子2万余粒。

经棉铃虫饲喂的抗虫性生物检测,得到高抗虫的18株新陆早4号转化苗和36株C6524转化苗;以Bt基因的一对引物进行PCR分析,54株抗棉铃虫的转化棉苗均扩增出部分Bt杀虫蛋白基因的目标带。

未转化的对照棉苗则无此条带,证实Bt杀虫蛋白基因已整合到转化抗虫棉株的染色体上,首次获得了新疆转目的基因的高效抗虫棉。

关键词　棉花;Bt杀虫蛋白基因;棉铃虫;花粉管通道法棉铃虫(Helicoverpa armigera)是我国棉花生产的重要致灾害虫,可使棉花损失15%～20%。

每年用于棉花害虫防治的杀虫剂量占杀虫剂使用总量的一半,致使主要棉花害虫抗药性快速增长,防效下降,严重制约了棉花生产的持续稳定发展。

生物技术的发展使不同物种间基因转移得以实现,将Bt (Bacillus thuringiensis)杀虫蛋白基因导入棉花,培育抗虫转基因棉花新品种,是解决棉花受棉铃虫危害的一条重要途径。

1990年Perlak[1]、1991年谢道昕[2]相继报道已将Bt毒蛋白基因导入棉花,但却难以达到控制棉铃虫的水平。

美国M onsanto公司对Bt毒蛋白基因结构进行了改造,使其适应于在植物体内的表达,Bt蛋白的表达量因而提高了100倍[3],具备了实用价值。

本研究采用花粉管通道法,拟将中国农科院生物技术研究中心按照高等植物优选密码子原则人工全序合成的Bt杀虫蛋白基因,导入新疆棉花栽培品种,以期获得抗棉铃虫的转基因棉花新种质。

bt转基因棉花抗虫原理

bt转基因棉花抗虫原理BT转基因棉花是目前世界上主流的转基因棉花品种之一，这种棉花经过基因工程改造，具有抗虫功能，可以防治棉铃虫和蓟马等害虫，从而提高棉花产量和质量。

但是，很多人对BT转基因棉花的作用原理却不是很了解，本文将深入讲解BT转基因棉花抗虫原理。

一、BT转基因棉花的简介BT转基因棉花是在一种名为Bacillus thuringiensis （BT）的细菌中，抽取了其一种自然的杀虫毒素基因，通过基因重组技术，将其植入到棉花的基因组中，从而使棉花本身具有抗虫功能。

这种转基因棉花品种在全球已经成功商业化，我国也引进了BT转基因棉花，成为了我国目前面积最大、抗虫效果最好的转基因棉花品种之一。

二、BT杀虫毒素作用原理BT杀虫毒素是细菌毒素的一种，其不同毒素对不同昆虫有不同的杀虫作用谱。

BT杀虫毒素的作用机制是，杀虫毒素中有一段富含降解成分的蛋白质，被吞噬后到达昆虫肠道，这些蛋白质会被肠道中的酸性环境分解成毒素刺激肠道上皮细胞，出现孔道，让肠道内细菌和毒素进入体腔，对昆虫造成中毒致死。

三、BT转基因棉花的抗虫机制BT转基因棉花具有抗虫功能的原理与BT杀虫毒素的作用机制有关。

转基因棉花植株含有BT杀虫毒素基因，能够在棉花生长中不断表达BT毒素；当害虫食用棉花，BT毒素会被肠道吸收并作用在其肠道细胞中，从而导致害虫死亡。

BT转基因棉花的抗虫机制与传统农药不同，传统农药主要是通过亲触或进食中毒方式杀虫，而BT转基因棉花是通过害虫食用棉花植株，再被BT毒素杀死，因此其对害虫的杀伤作用更直接、更高效。

同时，BT杀虫毒素作用机制是非常特异的，能够有针对性地对棉铃虫和蓟马等害虫进行杀伤，而对其他昆虫和人类则无任何影响，因此在使用BT转基因棉花时，无需担心对环境和人体安全产生危害。

四、BT转基因棉花的优势相比于传统的防治方法，BT转基因棉花能够降低农民使用农药的成本，避免对人体、环境以及耕地、农畜产品的污染；同时，其抗虫效果也更加持久，可以避免害虫的反复孳生和进化，保证棉花产量和质量稳定。

Bt基因及其在转基因抗虫植物中的研究进展

基因及其在转基因抗虫植物中的研究进展。关键词：Ｂ基因；杀虫晶体蛋白；转基因植物ｔ
中图分类号：￥３．１４２２文献标识码：Ａ
文章编号：１０ — ６１（０８６０８ — ３０８１３２０）０ — ０７０
ＲｅｅｒｈＡｄａｃｓｉｅｅａｄＩｓａｐｉａｉｎｉａｓｅｃＡｎｔｎｅｔＰａｔｓａｃｖｎｅｎＢｔｇｎｎｔｐｌｃｔｎＴｒｎｇｎｉｏｉｓｃｌｎｓ－ｉ
ＺＮｎ－ｕ。ＺＵＱ－ｏｇＡｉｇｃａｇＵＢｎｈａ。ＳＧＫ — ｉ。ＺＮｈ— ｏｇＨＮＦｎＨＡＧＨｏｇｒｉＨｉｓｎ。ＧＯＬｎ — ｈｎ。Ｄｅ — ｕｉＯＮｅｑｎＨＡＧＳｉｙｎ。ＣＥｅｇ（ｓｔｔｏｉｅｉｈｎｏｇＰｏｉｃ，Ｊｎｎ２２２ＩｔｕｅｆｃＳａｄｎｒｖｎｅｉｉｇ７０７。ＣｉａｎｉＲｎｈｎ）
．
Ｋｅｒｓｔｇｎｙｗｏｄ：Ｂｅｅ；Ｉｓｃｉｉａｒｓａｒｔｉｎｅｔｄｌｃｙｔｌｐｏｅｎ；Ｔａｓｅｉｌｎｓｃｒｎｇｔｃｐａｔ
随着现代分子生物学技术的发展．人们利用基因工程培育抗虫植物的研究取得了重大进展。苏云金芽孢杆菌（ａｉｕｕｉｇｎｉ，Ｂ）是一种广泛Ｂｃｌｓｔｒｉｓｌｈｎｅｓｔ

转Bt基因抗虫棉后期病虫发生新特点及防治技术

转Ｂｔ基因抗虫棉后期病虫发生新特点及防治技术摘要介绍了转Bt基因抗虫棉后期病虫发生的新特点及防治技术。

关键词转Bt基因抗虫棉；特点；防治大丰市是江苏沿海主要产棉区，棉花种植历史长，植棉水平高，常年种植面积在1.5万hm2左右。

为了扼制棉铃虫的肆虐，20世纪末该市开始引进试种转Bt基因抗虫棉，由于其良好的抗虫性，以及简便的栽培手段和较好的丰产性，种植面积逐年扩大。

但近年来逐步暴露出种植转Bt基因抗虫棉病虫发生出现了一些新的特点，给防治上提出了新的要求。

为此，笔者对近年来转Bt基因抗虫棉后期病虫发生特点进行了总结分析，并对后期病虫防治技术提出了意见。

1Bt抗虫棉后期病虫发生特点1.1棉盲蝽上升为棉花后期的重点防控对象大面积种植转Bt基因抗虫棉后，棉盲蝽已急剧上升为棉田第一大害虫。

2001～2007年有5年棉盲蝽达偏重以上发生水平，后期重发田百株残虫数在100头以上，小铃被害率高达40％，对产量影响明显。

其原因是种植转基因抗虫棉后棉铃虫等鳞翅目害虫发生程度急剧下降，棉田内针对棉铃虫用药量大幅度降低，从而对棉盲蝽的兼治效果削弱；寄主增多，食源充足。

近年来，随着产业结构调整，盲蝽喜食作物如苜蓿、棉花、蔬菜、果树等种植面积不断扩大，为棉盲蝽提供了充足的食源和越冬场所；忽视对棉田外寄主的治，导致虫源增殖系数高。

1.2棉铃虫、玉米螟、红铃虫等鳞翅目害虫为害明显减轻四代棉铃虫、三代玉米螟过去一直是大丰市棉花后期主要害虫，发生期从8月中下旬持续到9月上中旬，此时正值棉花结铃期，为害性极大，造成棉花蛀杆、蛀铃，盖顶桃很难安全成铃，以1997年为例，四代棉铃虫百株累计卵1758.7粒，百株蛾量4550头，高峰期百株虫230头，铃害率24.5％；玉米螟百株卵量20.2块，蛀杆率5.3％，铃害率8.2％，仅这2种害虫对棉花的为害，平均每株棉花有3.2个棉铃被蛀食。

2000年以来，转基因抗虫棉在大丰市种植面积不断扩大，对控制后期棉铃虫、玉米螟等鳞翅目害虫的作用十分明显，红铃虫几乎绝迹。

Bt基因及其在抗鞘翅目害虫上的应用

Bt基因及其在抗鞘翅目害虫上的应用Bt基因是一种重要的农业遗传工程技术，它可以用于抵抗鞘翅目害虫。

在这篇文章中，我们将介绍Bt基因及其在抗鞘翅目害虫上的应用。

Bt基因是一种来自于土壤中孢子杆菌（Bacillus thuringiensis，简称Bt）的一种基因，这种基因可以生产一种特殊的蛋白质，被称为Bt毒素，它在作物中产生并能杀死鞘翅目害虫。

Bt毒素是一种对鞘翅目害虫具有高度毒力的蛋白质，它能够扰乱害虫的肠道功能，最终导致害虫死亡。

Bt基因已经被成功地应用于一些作物的改良中，例如玉米、棉花和马铃薯等。

在这些转基因作物中，Bt基因被转入植物细胞中，使得作物能够在自身生长的过程中产生Bt毒素，这样一来，作物便能够抵抗鞘翅目害虫的侵害。

Bt基因在抗鞘翅目害虫上的应用，不仅可以降低农药使用量，减少环境污染，还可以提高作物的产量和质量。

由于Bt基因可以在植物自身产生杀虫蛋白，因此转基因作物在抗虫方面有着显著的优势。

在Bt棉花和Bt玉米等作物上，害虫对农药的抗药性逐渐增强，而对Bt毒素的抗性较少，这使得Bt转基因作物在抗虫的效果上更为持久和可靠。

除了在作物上应用Bt基因，Bt基因也可以通过其他方式应用于抗鞘翅目害虫。

研究人员可以利用Bt基因制备Bt剂，然后喷洒到作物上，用于防治害虫。

还可以利用Bt基因改良农作物的亲本，培育出具有抗虫性状的新品种，以此来减少对化学农药的依赖，提高农业生产的可持续性。

尽管Bt基因对抗鞘翅目害虫有很好的效果，但其应用也存在一些问题。

Bt基因可能对非靶标昆虫和其他生物造成影响，因此需要谨慎使用。

害虫可能产生对Bt毒素的抗性，这就需要不断地研发新的Bt毒素和改良Bt基因的技术，以应对害虫的抗性。

Bt基因在抗鞘翅目害虫上的应用具有重要的意义，它不仅可以减少农药使用，降低环境污染，还可以提高作物的产量和质量。

在应用Bt基因的也需要充分了解其潜在的风险，并不断进行技术改良和监测，以确保其安全和有效地应用于农业生产中。

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２ｕｎｎＥｔ —ｘｎｐｃｏｎｕｒｔｅＫｍｉｇ５２８Ｃｉ）．ＹｎａｎｙＥｉＩｓｅｔｎａｄＱａａｉ，ｕｍｎ０２，ｈａｒｔｉｎｎ６ｎ
Ａｂｓｒｃｔａｔ：Ａｔｐｅｅｔｒｓｎ，Ｂｔｇｎｓｈｖｅｎｗｉｅｙｓｕｄｅｎｐｐｉｄｉｈｅｇｎｔｃｅｇｉｅｒｎｇｏｎｓｃ —ｅｉｔｎａｔｉｈｒｄｅｅａｅｂｅｄｌｔｉｄａｄａｌｅｎｔｅｅｉｎｎｅｉｆｉｅｔｒｓｓａｔｐｌｎｎｔｅｗｏｌ．ＴｒｒｎｒｎｓｅｉｌｎｓｗｈｉｈｈａｅｏｅｏｗｏＢｔｇｎｓ，ｓｃｓｍａｚｈｅｅａｅｍａｙＢｔｔａｇｎｃｐａｔｃｖｎｒｔｅｅｕｈａｉｅ，ｃｔｏｎｔｔａｅｂｅｕｌｉａｅｎａｌｒｅｏｔｎａｄｐｏａｏｈｖｅｎｃｔｖｔｄｉａｇ — ｓａｅ．Ｍｏｅｖｒｏｆｎｗｒｎｇｎｉｌｎｓｓｃｓｒｃｃｌｒｏｅ，ａｌｔｏｅＢｔｔａｓｅｃｐａｔｕｈａｉｅ．ｂａｅｎ，ｒｐｅ，ａｆＩａ，ｃｕｉｏｒａｄｃｓｏｖｅｅｅｏｅＵ — ａ１ａｆａｌｆｗｅｎａｔｒｈａｅｂｅｎｄｖｌｐｄＳＣｌｃｓｆｌｄｓｒａｒｄａｌ．Ｔｈｅｅｏｍｅｔｏｒｎｇｎｉｎｓｃ—ｅｉｔｎｔｐｌｎｓｈｓｃｎｒｂｅｏｉｅｓｕｌａｎｐｅｄｇａｕｌｙｙｅｄｖｌｐｎｆＢｔｔａｓｅｃｉｅｔｒｓｓａａｔａｏｔｉｕｔｄｔｍｐｒｖｉｌｓ，ｒｄｕｅｐｓｉｏｅｙｅｄｅｃｅｔ— ｃｄｓｇｉｅｕａｅ，ａｄｐｏｅｔｏｅｖｒｎｍｅｔ．ＴｈｌｓｉｉｔｏｆＢｔｇｎｓ，ｔｅｎｒｔｃｅｔｎｉｏｎｓｅｃａｓｆｉｎｏｅｅｃａｈｍｅｈａｉｍｆａｔｏｃｎｓｏｃｉｎ，ｔｅｄｖｌｐｈｅｅｏｍｅｎｆＢｔｔａｓｅｃｔｏｒｎｇｎｉａｔ，ｎｅｔｐａｔ，ａｌｓｔｆｅｔｏｌｎｓｏｎｉｏｍｅｔｗｅｅｉｔｏｕｅｎｐｅｅｔｒｖｅｎｉｉｓｃｌｎｓｓｗｅｌａｈｅｅｆｃｆＢｔｐａｔｎｅｖｒｎｎｒｎｒｄｃｄｉｒｓｎｅｉｗ．
用和保护环境做出了举足轻重的贡献。就肪的分类、虫机理、转基因抗虫植物的发展状况以及种植肪抗虫植杀胁
物对环境的影响进行了概述。
关键词：基因；基因植物；虫；境髓转抗环
因玉米、花、棉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胁转基因植物，如水稻、大豆、油
菜、蓿、椰菜、麻等已经试验成功，苜花蓖并逐渐推广种植。转基因抗虫植物的培育为提高产量，少杀虫剂的使减
第２第４期７卷２１００年８月
生物学杂志
ＪＲＮＡＬＯＦＢＯＬＧＹ０ＵＩＯ
Ｖｏ．７Ｎ．９９ｊｉｎ１０ｏ：０３６／．ｓ．０８—９３．０００．７ｓ６２２１．４０５
中图分类号：９３２Ｑ４
文献标识码：Ａ
文章编号：０８６２２１）４— ０５— ４１０ —９３（００００７０
ＲｅｅｒｈａｖｎｅｎＢｔｔａｓｅｉｎｔ—ｎｅｔｐａｔｓａｃｄａｃｓｉｒｎｇｎｃａｉｉｓｃｌｎｓ
ＷＡＮＧＪ— ｉ，ＬＵＤｉｑｕ，ＤＩａ — ｎｉｅＩ — ｉｌＮＧＹｕｎｍｉｇ，ＧＥＦｎＩＷｅ —ｉｎｅｇ，Ｌｎｘａ，ＴＡＮＲｏｇｈａＩｎ —ｕｎ
（．ＣｌｇｆＬｆｃｅｃｎｅｈｏｏｙ，ＫｎｎｎｖｒｉｆＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇ，Ｋｕｍｎ５２４；１ｏｌｅｏｉＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇｅｅｕｍｉｇＵｉｅｓｔｏｃｅｃｎｅｈｏｏｙｙｎｉｇ６０２
Ｋｅｗｏｄｙｒｓ：Ｂｅｅ；ｔｎｇｎｃｐａｔ；ａｔｉｓｃ；ｅｖｒｎｎｔｇｎｓｒｓｅｉｌｎｓｎｉｎｅｔｎｉｍｅｔａ — ｏ
转基因抗虫植物研究进展
王继磊刘迪秋丁元明葛，，，锋李文娴田荣欢，，
（．１昆明理工大学生命科学与技术学院，昆明６０２；．南出入境检验检疫局，南６０２）５２４２云云５２８
摘要：目前研成为世界上植物抗虫基因工程中研究和应用最多的基因。已经有多种转单一和复合的转基