昆虫杆状病毒及其杀虫剂的研究
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利用昆虫病毒防治农林害虫的研究和利用动态分析
当 目标 昆虫 取 食 这 类 工 程 病 毒 、 蛋 白 在 细 胞 内 表 达 后 ， 毒 能
使 昆虫 迅 速 产 生 麻 痹 ， 停 止 取 食 ， 携 带 苏 芸 金 杆 菌 的 工 并 与 程 毒株 不 同 的是 这 类 工 程 病 毒 能 在 处 于 麻 痹 状 态 下 的 虫 体 内 继续 增 殖 病 毒 ， 至 最 后 杀 死 寄 主 昆虫 。 直
度 急 剧 变 化 会 导 致 虫 体 水 分 代 谢 严 重 失 调 ， 而影 响 昆虫 发 从
育 。因 此 ， 类 将 编 码 为 ＤＨ 的 基 因 与 一 种 分 泌 型 信 号 肽 系 人
体病毒、 杨尺蠖核 型多角体 病毒 、 毛虫 质型 多角体 病毒 的 松
应 用 面 积 已 经 超过 ３ ０万 亩 Ｌ 。 ０ ２ ］
国 内外 在 工 程 病 毒 方 面 的 研究 内 容 主要 在下 列 几 方 面 １ 含 利 尿 激 素 的重 组 病 毒 的 研 究 利 尿 激 素 （ ｉｒｔ ｏｍｏ ｅ ， 称 Ｄ 被 认 为 在 调 节 Ｄ ｕｅｉ ｈ ｒ ｎｓ 简 ｃ Ｈ） 昆虫 体 内水 分 平 衡 方 面 起 到 重 要 作 用 。 昆虫 体 液 中 ＤＨ 浓
列 相连 后 ， 入 ＮＰ 病 毒 载 体 ， 该 重 组 的 质 粒 与 ＮＰ 的 插 Ｖ 将 Ｖ
基 因构 建 了 重组 病 毒 。 重 组 后 的 病 毒 不 仅 比 原 病 毒 的 杀 虫
自化 学 农 药 的副 作 用 引 起 人 们 的 关 注 以 来 ， 多 国家 都 许 重 视 生 物 防治 的研 究 和应 用 。近 ２ Ｏ年 来 ， 毒 的种 类 巨 增 。 病 在 昆虫 病 毒 的生 物 学 、 理 学 、 行 病 学 和 病 毒 杀 虫 剂 的 生 病 流 产 和研 究 作 了大 量 工 作 ， 在 害 虫 的生 物 防 治 中 占有 一 定 的 并 地 位 。在 １０ ７０多 种 昆虫 病 毒 中 ， 状 病 毒 数 量 最 多 ， 是 率 杆 也 先 进 入 病 毒 商 品制 剂 的一 类 。我 国 也 从 ７目 ３ Ｏ多 科 ３ ０多 ０ 种 昆 虫 中分 离 昆 虫 病 毒 近 ３ ０种 ， 些 不 断 被 发 现 的 病 毒 ， ０ 这
使 昆虫 迅 速 产 生 麻 痹 ， 停 止 取 食 ， 携 带 苏 芸 金 杆 菌 的 工 并 与 程 毒株 不 同 的是 这 类 工 程 病 毒 能 在 处 于 麻 痹 状 态 下 的 虫 体 内 继续 增 殖 病 毒 ， 至 最 后 杀 死 寄 主 昆虫 。 直
度 急 剧 变 化 会 导 致 虫 体 水 分 代 谢 严 重 失 调 ， 而影 响 昆虫 发 从
育 。因 此 ， 类 将 编 码 为 ＤＨ 的 基 因 与 一 种 分 泌 型 信 号 肽 系 人
体病毒、 杨尺蠖核 型多角体 病毒 、 毛虫 质型 多角体 病毒 的 松
应 用 面 积 已 经 超过 ３ ０万 亩 Ｌ 。 ０ ２ ］
国 内外 在 工 程 病 毒 方 面 的 研究 内 容 主要 在下 列 几 方 面 １ 含 利 尿 激 素 的重 组 病 毒 的 研 究 利 尿 激 素 （ ｉｒｔ ｏｍｏ ｅ ， 称 Ｄ 被 认 为 在 调 节 Ｄ ｕｅｉ ｈ ｒ ｎｓ 简 ｃ Ｈ） 昆虫 体 内水 分 平 衡 方 面 起 到 重 要 作 用 。 昆虫 体 液 中 ＤＨ 浓
列 相连 后 ， 入 ＮＰ 病 毒 载 体 ， 该 重 组 的 质 粒 与 ＮＰ 的 插 Ｖ 将 Ｖ
基 因构 建 了 重组 病 毒 。 重 组 后 的 病 毒 不 仅 比 原 病 毒 的 杀 虫
自化 学 农 药 的副 作 用 引 起 人 们 的 关 注 以 来 ， 多 国家 都 许 重 视 生 物 防治 的研 究 和应 用 。近 ２ Ｏ年 来 ， 毒 的种 类 巨 增 。 病 在 昆虫 病 毒 的生 物 学 、 理 学 、 行 病 学 和 病 毒 杀 虫 剂 的 生 病 流 产 和研 究 作 了大 量 工 作 ， 在 害 虫 的生 物 防 治 中 占有 一 定 的 并 地 位 。在 １０ ７０多 种 昆虫 病 毒 中 ， 状 病 毒 数 量 最 多 ， 是 率 杆 也 先 进 入 病 毒 商 品制 剂 的一 类 。我 国 也 从 ７目 ３ Ｏ多 科 ３ ０多 ０ 种 昆 虫 中分 离 昆 虫 病 毒 近 ３ ０种 ， 些 不 断 被 发 现 的 病 毒 ， ０ 这
昆虫的抗药性与农药研究
昆虫的抗药性与农药研究随着农业的发展，农药的使用成为保护农作物免受害虫侵害的一种重要手段。
然而，近年来，越来越多的研究表明，昆虫对农药产生了抗药性，给农业生产带来了一定的挑战。
本文将重点探讨昆虫的抗药性形成机制以及农药研究的最新进展。
一、昆虫抗药性的形成机制1. 遗传因素昆虫抗药性的形成与遗传因素密切相关。
某些昆虫天生具有对特定农药的抗性基因，这些基因往往通过昆虫的遗传方式遗传给后代。
此外，突变也是昆虫获得抗药性的一种途径。
2. 生理因素昆虫在长期的农药使用中，会出现生理上的反应，以适应农药的作用。
一些昆虫表现出有效地将农药快速代谢或排出体外的能力，从而减少对农药的损伤。
此外，昆虫抗药性还与神经系统有关，昆虫可以通过改变神经受体的构成或功能来减少农药对其产生的影响。
3. 行为因素昆虫抗药性还与其行为习性有关。
有些昆虫会主动避开感染农药的地区或采取其他方式来避免农药的接触，从而减少抗药性昆虫的数量。
二、农药研究的最新进展1. 开发新型农药为了应对昆虫的抗药性问题，科学家们致力于开发新型农药。
目前，很多研究集中在发现新的杀虫机制或开发对昆虫新颖的靶点。
同时，一些研究还鼓励使用复合农药，即多个杀虫剂的混合使用，以增加抗药性的效果。
2. 优化农药使用策略除了开发新型农药，优化农药使用策略也是防治昆虫抗药性的重要手段。
科学家们建议农民轮换使用不同类型的农药，避免频繁使用同一种农药，以减少昆虫对特定农药的抗药性形成。
此外，科学合理的农药施用方法和剂量也是重要的优化策略。
3. 基因编辑技术的应用近年来，基因编辑技术的突破使得科学家们能够精确地修改昆虫的基因，从而提高其对农药的敏感性。
这些技术包括CRISPR/Cas9等，通过针对特定基因的编辑和修改，可以有效地削弱昆虫对农药的抗药性。
三、总结昆虫抗药性是一个全球性的问题，对农业生产造成了一定的压力。
了解昆虫抗药性的形成机制，以及积极开展农药研究，对于保证农作物的健康生长至关重要。
昆虫杆状病毒基因工程研究新进展
【Ｊ ｍ－ ￣ Ｍ ．ｗ Ｓ Ｋ ｚｍ７ Ｋ． ａ ｕｃｓｕ 虹 Ｗ ｅｅｔ ｒｐ ５ ｓｍ ａ Ｒ Ｅ， ｏａ ｋ ／Ｓｃｅｆ ｌ Ｇ ｓ ｇｔ ｈ ａ ｙ ￣ ｅ ｄｒ ｔｄ ｏｔｅ ｎ日 ｐｔｎ ｔ ｆｍＵ ｂ 吐ｄ Ⅱ ｉｃ ｉ￣ｉ ｅｅ ｔ ｖ ａｅｔ ｈ ａ ｉ ｉ ｂ肌 Ｉ ａ Ｊ№ ｎ２卷第 １ 期
２ Ｏ 年 ２月 ０２
生
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基 因导入肿瘤细胞并用放疗将其灭活 作为， 肿瘤疫 苗 ， 再重 新 输 入 人 体 ， 些 肿 瘤 疫 苗就 能 促 进 细 胞 毒 性 Ｔ细 胞 扩 增 ． 这 增 强抗肿瘤免疫反应 。如有人将 人 Ｉ Ｌ一２基因与逆转 录病毒载 体 ０￣ Ｘ连接 ， ｔＣ 感染原代肾细胞 癌（ ｃ ） Ｒ ｃ 细胞 ， 再将 转入 ｌ 一 ｉ ２基因的原代 Ｒ Ｃ接种锞鼠， Ｃ 结果发现 １ ２基 因使原 代 Ｒ Ｃ Ｌ一 Ｃ 失 去 了致 癌 性 ， 种 裸 鼠后 无肿 瘤 长 出 。因 此 转 入 】 一２基 因 接 ｌ 的 Ｒ Ｃ细胞可作为肿瘤疫苗用 于肾细胞癌的治疗 。 Ｃ
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家蚕杆状病毒vp80,Bm21及家蚕SUMO基因研究的开题报告
家蚕杆状病毒vp80，Bm21及家蚕SUMO基因研究
的开题报告
题目：家蚕杆状病毒VP80与家蚕Bm21、SUMO基因的研究
研究背景：
家蚕作为重要的经济昆虫，其养殖量和产值在我国占据重要地位。
然而，家蚕养殖过程中常常会发生病毒感染，严重影响其生长和发育，
甚至导致死亡。
家蚕杆状病毒是一种重要的病毒，会引起家蚕多种疾病，如滑翔病、孢子虫病等。
病毒的外壳主要由VP80蛋白组成，而Bm21和SUMO基因则参与了家蚕对病毒的抵抗和免疫。
研究目的：
本研究旨在探究家蚕杆状病毒VP80蛋白的功能以及其与Bm21和SUMO基因的关系，为进一步研究家蚕抗病机制提供理论基础。
研究内容：
1. 分离纯化家蚕杆状病毒的VP80蛋白，通过质谱等技术鉴定其结
构和功能。
2. 通过生物信息学分析，筛选家蚕Bm21和SUMO基因，构建其慢病毒表达载体。
3. 将Bm21和SUMO基因转染入家蚕细胞中，检测其对VP80蛋白
的影响。
4. 使用RNAi技术靶向沉默Bm21和SUMO基因，进一步验证其在
调节家蚕对病毒的免疫反应过程中的作用。
研究意义：
本研究通过深入探究家蚕杆状病毒VP80蛋白的功能和家蚕Bm21、SUMO基因的作用机制，为进一步研究家蚕抵抗病毒的免疫机制提供了新的理论依据，同时也为制定更加有效的防控措施提供了重要的科学依据。
杆状病毒-课件
杆状病毒杀虫剂的研究 杆状病毒表达系统 杆状病毒作为基因治疗的载体
杆状病毒杀虫剂的研究
杆状病毒杀虫剂作为农作物、森林害虫防治 的新型安全的生物农药，已经得到了人们的重视。 与传统的化学农药相比，杆状病毒对宿主昆虫具 有高度的病原性，对非靶生物十分安全，能够在 环境中长期存活，对人、畜及其他脊椎动物无害， 不污染环境，能和其他化学农药混合使用，同时 具有防效时间长、使用方便等优点，所以早在 1973年就已被联合国粮农组织和世界卫生组织推 荐作为化学农药的理想替代品。
除了和复制相关的基因以外, 在AcMNPV基因组
中共鉴定出10个基因与晚期基因的转录有关,它们是lef4, lef-5, lef-6, lef-8, lef-9, lef-10, lef-11, lef-12, 39K和p47等 基因。其中4个保守基因( lef-4, lef-8, lef-9和p47)的产物
病毒基因表达
早期基因的表达 早期时相向晚期基因表达的过渡 晚期基因的表达
早期基因的表达
早期基因的转录是由宿主RNA聚合酶Ⅱ 介导的。早期基因迅速表达以满足病毒复制 周期所需条件：
控制宿主细胞的代谢机器 为病毒DNA复制提供必需条件 突破或阻断宿主细胞防御机制 提供下一时相病毒基因表达所需基因产物
HaSNPV ）
杆状病毒的分类
Baculoviridae 杆状病毒科
NPV Nucleopholyhedrovirus 核型多角体病毒属
GV Granulovirus 颗粒体病毒属
MNPV SNPV
Baculoviridae
NPV GV
组I 组 II
AcMNPV OpMNPV BmMNPV
LdMNPV SeMNPV HaSNPV
杆状病毒杀虫剂的研究
杆状病毒杀虫剂作为农作物、森林害虫防治 的新型安全的生物农药，已经得到了人们的重视。 与传统的化学农药相比，杆状病毒对宿主昆虫具 有高度的病原性，对非靶生物十分安全，能够在 环境中长期存活，对人、畜及其他脊椎动物无害， 不污染环境，能和其他化学农药混合使用，同时 具有防效时间长、使用方便等优点，所以早在 1973年就已被联合国粮农组织和世界卫生组织推 荐作为化学农药的理想替代品。
除了和复制相关的基因以外, 在AcMNPV基因组
中共鉴定出10个基因与晚期基因的转录有关,它们是lef4, lef-5, lef-6, lef-8, lef-9, lef-10, lef-11, lef-12, 39K和p47等 基因。其中4个保守基因( lef-4, lef-8, lef-9和p47)的产物
病毒基因表达
早期基因的表达 早期时相向晚期基因表达的过渡 晚期基因的表达
早期基因的表达
早期基因的转录是由宿主RNA聚合酶Ⅱ 介导的。早期基因迅速表达以满足病毒复制 周期所需条件：
控制宿主细胞的代谢机器 为病毒DNA复制提供必需条件 突破或阻断宿主细胞防御机制 提供下一时相病毒基因表达所需基因产物
HaSNPV ）
杆状病毒的分类
Baculoviridae 杆状病毒科
NPV Nucleopholyhedrovirus 核型多角体病毒属
GV Granulovirus 颗粒体病毒属
MNPV SNPV
Baculoviridae
NPV GV
组I 组 II
AcMNPV OpMNPV BmMNPV
LdMNPV SeMNPV HaSNPV
杆状病毒AcMNPVp48基因在昆虫细胞中的表达_袁美妗
［ 3 － 5］
； 其 次，
杆状病毒还可作为外源基因表达载体系统表达外源 基因， 在药物研发 、 疫 苗 生 产 等 方 面 有 广 泛 的 应 用， 现已成 为 基 因 工 程 四 大 表 达 载 体 系 统 之 一 一种很 有 应 用 前 景 的 基 因 转 移 载 体
［ 7］ ［ 6］
。 比较 这 些 病 毒 基 因 组 的 序 列， 发
研究报告
杆状病毒 AcMNPV p48 基因在昆虫细胞中的表达
* 袁美妗 ， 黄振球 ， 胡朝阳 ， 杨凯 ， 庞义
（ 中山大学有害生物控治与资源利用国家重点实验室，广州
510275 ）
p48 （ ac103 ） 基因在昆虫 杆 状 病 毒 中 高 度 保 守， 摘要： 【 目的 】 暗 示 其 具 有 重 要 的 生 物 学 功 能。为 了 研 究 该 基 — — 苜蓿银纹夜蛾核型多角 因的功能， 我们首先对该基因的表达特征进行描述。【方法 】 以杆状病毒代表种 — 体病毒（ Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus ，AcMNPV ） 的 p48 基 因 为 研 究 对 象， 利 用 Bac-toBac 杆状病毒表达载体系统分别构建了在 P48 蛋白 N-端和 C-端融合 HA-标签， 并且携带绿色荧光蛋白基因 和多角体蛋白基因的重组 Bacmid 。 将 重 组 Bacmid 转 染 Sf9 细 胞， 收 集 含 病 毒 的 上 清 去 感 染 Sf9 细 胞， 在感 染后不同时间点收集细胞进行 SDS-PAGE 电泳， 利用商业化的 HA 抗体进行 Western blot 分析以检测融合蛋 白在昆虫细胞中的表达情况。 【结 果 】 用 C-端 融 合 HA-标 签 的 重 组 病 毒 感 染 细 胞 后 12 h 即 可 检 测 到 一 条 43 kDa 左右 、 能与 HA 抗体发生特异性结合的蛋白条带， 该 特 异 性 蛋 白 的 表 达 一 直 持 续 到 病 毒 感 染 后 96 h 。 从感染后 48 h 起一直到 96 h ， 均能检测到另外一条约 26 kDa 的蛋白条带也能与 HA 抗体发生特异性结合 。 在 N-端融合 HA-标签的重组病毒感染的细胞中没有检测到与 HA 抗体特异结合的蛋白。【结论 】 结果表明， p48 基因是个晚期基因， 在病毒感染的晚期表达， 并且该蛋白在昆虫细胞中表达时 N-端可能被剪切 。 关键词 ： AcMNPV ； p48 基因；表达；剪切 中图分类号 ： Q786 文献标识码 ： A 6209 （ 2010 ） 04046507 文章编号 ：0001180 kb ， 可编码 90 － 180 个 基 因 。 从 1994 年 杆 状 病 — —苜 蓿 银 纹 夜 蛾 核 型 多 角 体 病 毒 毒 代 表 种— （ Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus ， AcMNPV ） 的全基 因 组 序 列 公 布［8 ］， 至 今 已 有 50 株 46 株 病 毒 杆状病毒的全基因组序列 被 测 定 。 其 中， 的宿主是鳞翅目昆虫， 膜翅目昆虫病毒 3 株， 双翅目 昆虫病毒 1 株
； 其 次，
杆状病毒还可作为外源基因表达载体系统表达外源 基因， 在药物研发 、 疫 苗 生 产 等 方 面 有 广 泛 的 应 用， 现已成 为 基 因 工 程 四 大 表 达 载 体 系 统 之 一 一种很 有 应 用 前 景 的 基 因 转 移 载 体
［ 7］ ［ 6］
。 比较 这 些 病 毒 基 因 组 的 序 列， 发
研究报告
杆状病毒 AcMNPV p48 基因在昆虫细胞中的表达
* 袁美妗 ， 黄振球 ， 胡朝阳 ， 杨凯 ， 庞义
（ 中山大学有害生物控治与资源利用国家重点实验室，广州
510275 ）
p48 （ ac103 ） 基因在昆虫 杆 状 病 毒 中 高 度 保 守， 摘要： 【 目的 】 暗 示 其 具 有 重 要 的 生 物 学 功 能。为 了 研 究 该 基 — — 苜蓿银纹夜蛾核型多角 因的功能， 我们首先对该基因的表达特征进行描述。【方法 】 以杆状病毒代表种 — 体病毒（ Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus ，AcMNPV ） 的 p48 基 因 为 研 究 对 象， 利 用 Bac-toBac 杆状病毒表达载体系统分别构建了在 P48 蛋白 N-端和 C-端融合 HA-标签， 并且携带绿色荧光蛋白基因 和多角体蛋白基因的重组 Bacmid 。 将 重 组 Bacmid 转 染 Sf9 细 胞， 收 集 含 病 毒 的 上 清 去 感 染 Sf9 细 胞， 在感 染后不同时间点收集细胞进行 SDS-PAGE 电泳， 利用商业化的 HA 抗体进行 Western blot 分析以检测融合蛋 白在昆虫细胞中的表达情况。 【结 果 】 用 C-端 融 合 HA-标 签 的 重 组 病 毒 感 染 细 胞 后 12 h 即 可 检 测 到 一 条 43 kDa 左右 、 能与 HA 抗体发生特异性结合的蛋白条带， 该 特 异 性 蛋 白 的 表 达 一 直 持 续 到 病 毒 感 染 后 96 h 。 从感染后 48 h 起一直到 96 h ， 均能检测到另外一条约 26 kDa 的蛋白条带也能与 HA 抗体发生特异性结合 。 在 N-端融合 HA-标签的重组病毒感染的细胞中没有检测到与 HA 抗体特异结合的蛋白。【结论 】 结果表明， p48 基因是个晚期基因， 在病毒感染的晚期表达， 并且该蛋白在昆虫细胞中表达时 N-端可能被剪切 。 关键词 ： AcMNPV ； p48 基因；表达；剪切 中图分类号 ： Q786 文献标识码 ： A 6209 （ 2010 ） 04046507 文章编号 ：0001180 kb ， 可编码 90 － 180 个 基 因 。 从 1994 年 杆 状 病 — —苜 蓿 银 纹 夜 蛾 核 型 多 角 体 病 毒 毒 代 表 种— （ Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus ， AcMNPV ） 的全基 因 组 序 列 公 布［8 ］， 至 今 已 有 50 株 46 株 病 毒 杆状病毒的全基因组序列 被 测 定 。 其 中， 的宿主是鳞翅目昆虫， 膜翅目昆虫病毒 3 株， 双翅目 昆虫病毒 1 株
昆虫杆状病毒载体
3.昆虫杆状病毒表达系统的应用
昆虫杆状病毒表达系统广泛应用于药物研发、疫苗生产、重组病毒杀虫剂等 众多领域中。其中，在生物分子研究中，具有代表性的是重组蛋白的表达， 是目前杆状病毒表达系统应用最多的领域。成功表达出具有药用价值的蛋白 质又可用于药物研发和疫苗生产。
产业
应用 基础研究
医用疫苗 和药物
昆虫杆状病毒表达系统
高遄 生物化学与分子生物 2120422
前言 体外基因 表达系统
原核细胞系统
大肠杆菌细胞
•操作简便 •周期短、收益大 •表达产物稳定 •相对分子质量有限 •不能对表达产物进行一 些翻译后加工 、修饰
真核细胞系统
高表达 低成本 安全性高 大规模生产 哺乳动物细胞 酵母细胞 昆虫细胞（杆状 病毒表达系统）
3.1 基础研究
功能基因组学（functional genomics）的重要内容是研究 基因组内各种蛋白质的结构和功能，蛋白质之间以及蛋白质和核 酸之间的相互关系。 实现这一计划的前提是要生产几万种蛋白质 ，这就要求蛋白质 表达系统提供新的技术，诸如：通过简单的操作，生产各种活性 形式的蛋白质简化操作过程，缩短从基因生产蛋白质的时间以简 便的操作，同时生产许多种蛋白质。 最新的研究和技术发展业已表明，昆虫杆状病毒表达系统是解决 上述问题的优良系统，以昆虫虫体为宿主是十分有魅力的。
理想的外源 基因插入位 点
1.1 杆状病毒载体
载体重组原理：原理是人为将杆状病毒多角体蛋白两翼序列 的同源序列引入含外源基因的质粒载体中，通过同源重组方 式来实现外源基因对病毒多角体蛋白基因的替换。 由于杆状病毒分子质量约为134kb，不能利用多克隆位点 （酶切连接）进行基因重组，只能利用杆状病毒和带有外源 基因的质粒载体进行共转染（转移载体的介导）性高：由于杆状病毒的天然宿主是昆虫，不能在哺乳动物 细胞内复制病毒DNA 以及增殖病毒，杆状病毒不会感染人。因 此对细胞的生理影响较哺乳类病毒载体要小，同时实验操作者的 自身安全也比较有保障。
苏云金杆菌和昆虫杆状病毒增效因子的研究进展
Ａｄ ａ ｅ ｎ ｓ ｎｅ ｇｓｓｏ ｃｌｕ ｈｕ ｉｇｅ ｓｓ ａ ｄ ｉ ｓ ｃ ｃ ｌｖｒ ｓ ｖ ｎｃ ｓ ｉ ｙ ｒ ｉｔ ｆＢａ ｉ ｓｔ ｒｎ ｉｎ ｉ ｌ ｎ ｎ ｅ ｔｂａ ｕ ｏ ｉｕ
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维普资讯
仲恺农业技术学院 学报 ，９２ ：１ ５ ２０ １（） ６ ～６ ，０６
ＪｕｎｌｆＺ ｏｇａ ｍ ｅ ａ ４ｒ ｏｒａ ｏ ｈｎｋｉ ｖｒ ｙｏ ｇ 妇珊 ａｄ 由蝴 Ｕ ｓ ｆｆ ｎ
文章编号 ：０６— ７４ ２０ ）２ ０ １ ５ １０ ０７ ｛０６ ０ —０６ —０
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昆虫杆状病毒及其杀虫剂的研究
Insect Baculovirus
FangYang
花生苜蓿银纹夜蛾
萝卜银纹夜蛾
棉花银纹夜蛾
菠菜银纹夜蛾
大豆银纹夜蛾
昆虫是地球上最庞大的生物类群，被命名 发现的有100万种，可能有1000万种
迄今发现有1600多种昆虫能被病毒感染
已经报道的昆虫病毒超过1300多种
已经被测基因组全序列的昆虫杆状病毒有36种
信息示踪的白蚁防治
引诱白蚁的人工 示踪信息素
+
灭杀白蚁的微生 物真菌
• 武大绿洲 杨康为菜青虫颗粒体病毒和苏云金杆菌复配 秀田蛾克为AcMNPV和苏云金杆菌复配 茶园为茶尺蠖核型多角体病毒、苏云金杆菌和病 毒增效因子复配 菜园为甜菜夜蛾核型多角体病毒和高效氯氰菊酯 复配 来瘟死为甜菜夜蛾多角体病毒和苏云金杆菌复配 美林为松毛虫质型多角体病毒和苏云金杆菌复配, • 安徽绩溪奥绿公司的攻蛾为AcMNPV和甲氨阿维 复配, 茶喜为油桐尺蠖核型多角体病毒和苏云金杆菌复 配 • 天罡公司小菜蛾病毒生物杀虫剂
改进途经：
1.制剂选择（悬浮 剂、可湿性粉剂 、水分散粒剂） 2.复配（BT，昆虫 信息素，氟啶脲 ，甲氨阿维， ） 3.防紫外（光增白 剂） 4.施药时间
高效氯氰菊酯
应用举例
• 新型生物灭蟑饵剂（武大绿洲“毒力岛” ）是一种新概念的控制城市卫生害虫蟑螂 的高新技术产品。已经获得国家颁发 的三 证产品，已批量上市。 • 特点；结合了蟑螂引诱信息素和蟑螂病毒
杆状病毒杀虫剂前景分析
1. 优点
2. 限制因素 3. 工程杆状病毒的杀虫剂研究战略 4. 杆状病毒杀虫剂的剂型加工和应用
优点
杆状病毒之所以备受关注，主要原因有以下 几点： 1. 毒力高，能在自然环境中形成流行病， 具有持久控制虫害的能力； 2. 宿主的专一性，不会造成生态失衡，能 获得较大的生态效益； 3. 可造性好，特别是随着EBVs的研究深入 ，重组病毒杀虫剂的研发前景光明。
其它相关报道
• 昆虫杆状病毒用于有机茶的生防
• 昆虫杆状病毒通过寄生蜂进行生物防治 • 昆虫杆状病毒与光增白剂的复配
杆状病毒杀虫剂应用举例
• 巴西黎豆夜蛾NPV,在大豆上应用近100万 hm2
• 我国已从茶树害虫中分离出 81 种病毒，包 括 45 种核型多角体病毒NPV ，24 种GV, 其中茶尺蠖NPV、茶毛虫 NPV、油桐尺蠖 NPV、茶小卷叶蛾 GV等研究较深入。但目 前在茶叶生产上推广应用的病毒种类主要 为茶尺蠖 NPV，其次为茶毛虫 NPV 和茶刺 蛾 NPV。
限制因素
1. 2. 3. 4. 5. 6. 杀虫剂的毒性 杀虫谱 杀虫剂的生产 产品的稳定性 杀虫剂的持续性 注册和专利
工程杆状病毒杀虫剂研究战略
1. 整合昆虫自身存在和产生的激素和酶的基 因 2. 插入外源毒素基因
3. 基因组内非必需基因的重组和修饰 4. 杆状病毒宿主域的遗传改造
整合昆虫自身存在和产生的激素和 酶的基因
BEVS优势特性
1. 具有完整的感染性。（多角体蛋白基因和P10基因是
病毒复制非必须基因）
2. 时序性（多角体蛋白基因和P10基因是极晚期基因） 3. 克隆容量大，适于多个基因的同步表达 4. 表达水平高（多角体蛋白基因和P10基因启动子非常
强大）
5. 多角体蛋白基因可作为重组病毒的筛选标记 6. 安全（杆状病毒载体只能以昆虫细胞作受体系统） 7. 既可进行大规模细胞悬浮培养，又可用虫体表 达
杆状病毒杀虫剂
• 1973年FAO和WHO认可并推荐杆状病毒杀虫剂 用于大田 • 1975年美国首次登记注册HearNPV杀虫剂 • 美国仅在2011年登记的杆状病毒杀虫剂产品6个 （EPA） • 1993年，由中国科学院武汉病毒所同湖北蒋湖农 场登记了我国第一个昆虫病毒杀虫剂产品—棉铃 虫核型多角体病毒杀虫剂 • 目前，我国正式登记的NPV杀虫剂有效成分10种 ，产品38个（中国农药信息网）
• 除上述基因外,植物蛋白酶抑制剂基因和植 物细胞质雄性不育基因也被成功到转入杆 状病毒中并获得表达。 Korth等将玉米细胞质雄性不育URF13蛋白基 因转入AcNPV基因组中,表达URF13的重组 病毒在杀虫时间上与表达昆虫神经毒素的 重组病毒相当,对粉纹夜蛾幼虫的杀虫速度 提高40%,被认为是具有应用前景的重组病 毒杀虫剂 季平等将慈姑蛋白酶抑制剂B基因插入 BmNPV基因组中,重组病毒对家蚕幼虫的致 死中时间(LT50)减少10h。
对人畜绝对安全
昆虫杆 状病毒 的生活 史
杆状病毒表达载体（BEV）
• 1981年美国学者Miller从理论上阐述了杆状病毒作为运载 体系统的表达外源基因的可行性及其特点 • 1983年，Smith等人首次进行了成功实验，利用AcNPV作 载体在Sf中表达了人体β-干扰素基因，从而完成了从理论 到实践，开辟了基因工程研究新领域。 • 随后 Maeda 等用 BmNPV为载体, 在家蚕幼虫体内高水平 的表达了人的 α-干扰素。 • 目前，BEVS已得到了广泛应用,被公认为当今基因工程四 大表达系统之一( 另 3 种是细菌、酵母、哺乳动物细胞表 达系统)
Bac-to-Bac系统重组病毒的构建和基因的表达
BEVs主要流程
杆状病毒作为转移载体 基因治疗
• 基因治疗是指将正常基因或有治疗作用的 基因通过一定方式导入生物体靶细胞, 纠正 基因缺陷或者发挥治疗作用的生物医学新 技术。
• 最新的研究表明杆状病毒虽然不能感染哺 乳动物, 但可以进入不同物种和组织来源的 多种哺乳动物细胞, 并在合适的哺乳动物启 动子控制下表达外源基因。
在杆状病毒基因序列内插入调控昆虫生理及发育 的激素或酶的基因,以杆状病毒作为外源基因载体, 在宿主昆虫体内过量表达这些激素和酶,从而干扰 昆虫正常的生理反应,以达到使昆虫减少或停止取 食和加速其死亡的目的。
利尿激素(diuretic hormone,DH) 保幼激素酯酶(juvenile hormone esterase,JHE) 促前胸腺激素(prothoracotropic hormone,PTTH) 蜕皮激素(moulting hormone,MH) 羽化激素(eclosion hormone,EH) 几丁质酶(chitinase) 反义RNA
基因组内非必需基因的重组和修饰
• 杆状病毒基因组中存在一些对病毒复制、增殖非 必需的基因,其作用仅在于有利于杆状病毒在感染 末期最大限度的增殖及释放子代病毒。通过对这 部分基因的修饰或缺失,可提高杆状病毒的杀虫效 果。 egt（蜕皮甾体尿苷二葡萄糖转移酶） • pp34 • pe (多角体套膜蛋白基因) • p10 (多功能蛋白基因，参与PE的形成) • P74
利用昆虫杆状病毒防治农业、林业、卫生害 虫是害虫防治的一个重要发展方向
昆虫杆状病毒研究活跃
• 作为外源基因的高效表达载体用于基 因工程的研究；
• 作为基因转移载体用于基因治疗； • 作为生物杀虫剂用于虫害的生物防治
昆虫杆状病毒
杆昆虫杆状病毒是一类专门寄生节肢动物的病原微生 物。 基因组大小为 80-180kb, DNA 分子呈超螺旋双链闭合环状 结构特异，侵染方式特别
插入外源毒素基因
在杆状病毒中插入对昆虫神经系统特异性外源基 因,以提高杀虫效果。
• 钳蝎(Buthus eupeus)毒素(BeIT)基因 • 阿尔及利亚蝎(Androc-tonus australis)神经毒素(AaIT)基 因 • 蝎(Leiurus quinquestriutus hebreus)的LquIT2毒素基因 • 麦杆蒲螨(Pyemotes tritic)神经毒素(TxP-1)基因 • 蜘蛛(Angelenopsis aperat)毒素(u-Aga-IV)基因 • 海葵(Stomphia)的AsⅡ及ShⅠ神经毒素基因 • 苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)的δ-内毒素基因 • 黄蜂(Polistes metricus)毒素基因
杆状病毒宿主域的遗传改造
病毒杀虫谱窄的性质使其应用受到极大的限 制，产生诸如生产、注册、成本高、经济 效益低等一系列问题。 改造方法： 利用异源病毒之间的重组 相关特异基因的研究 反义RNA的重组病毒
杆状病毒杀虫剂的剂型加工和应用
杆状病毒作为活体生物 农药，在防治虫害时 间、吸收方式、生物 活性方面有自身的局 限性，严重影响到了 其推广和应用。除了 从杆状病毒本身改进 外，利用剂型加工进 行实用性的改善和增 效是提高其杀虫效果 的有效方法。
Insect Baculovirus
FangYang
花生苜蓿银纹夜蛾
萝卜银纹夜蛾
棉花银纹夜蛾
菠菜银纹夜蛾
大豆银纹夜蛾
昆虫是地球上最庞大的生物类群，被命名 发现的有100万种，可能有1000万种
迄今发现有1600多种昆虫能被病毒感染
已经报道的昆虫病毒超过1300多种
已经被测基因组全序列的昆虫杆状病毒有36种
信息示踪的白蚁防治
引诱白蚁的人工 示踪信息素
+
灭杀白蚁的微生 物真菌
• 武大绿洲 杨康为菜青虫颗粒体病毒和苏云金杆菌复配 秀田蛾克为AcMNPV和苏云金杆菌复配 茶园为茶尺蠖核型多角体病毒、苏云金杆菌和病 毒增效因子复配 菜园为甜菜夜蛾核型多角体病毒和高效氯氰菊酯 复配 来瘟死为甜菜夜蛾多角体病毒和苏云金杆菌复配 美林为松毛虫质型多角体病毒和苏云金杆菌复配, • 安徽绩溪奥绿公司的攻蛾为AcMNPV和甲氨阿维 复配, 茶喜为油桐尺蠖核型多角体病毒和苏云金杆菌复 配 • 天罡公司小菜蛾病毒生物杀虫剂
改进途经：
1.制剂选择（悬浮 剂、可湿性粉剂 、水分散粒剂） 2.复配（BT，昆虫 信息素，氟啶脲 ，甲氨阿维， ） 3.防紫外（光增白 剂） 4.施药时间
高效氯氰菊酯
应用举例
• 新型生物灭蟑饵剂（武大绿洲“毒力岛” ）是一种新概念的控制城市卫生害虫蟑螂 的高新技术产品。已经获得国家颁发 的三 证产品，已批量上市。 • 特点；结合了蟑螂引诱信息素和蟑螂病毒
杆状病毒杀虫剂前景分析
1. 优点
2. 限制因素 3. 工程杆状病毒的杀虫剂研究战略 4. 杆状病毒杀虫剂的剂型加工和应用
优点
杆状病毒之所以备受关注，主要原因有以下 几点： 1. 毒力高，能在自然环境中形成流行病， 具有持久控制虫害的能力； 2. 宿主的专一性，不会造成生态失衡，能 获得较大的生态效益； 3. 可造性好，特别是随着EBVs的研究深入 ，重组病毒杀虫剂的研发前景光明。
其它相关报道
• 昆虫杆状病毒用于有机茶的生防
• 昆虫杆状病毒通过寄生蜂进行生物防治 • 昆虫杆状病毒与光增白剂的复配
杆状病毒杀虫剂应用举例
• 巴西黎豆夜蛾NPV,在大豆上应用近100万 hm2
• 我国已从茶树害虫中分离出 81 种病毒，包 括 45 种核型多角体病毒NPV ，24 种GV, 其中茶尺蠖NPV、茶毛虫 NPV、油桐尺蠖 NPV、茶小卷叶蛾 GV等研究较深入。但目 前在茶叶生产上推广应用的病毒种类主要 为茶尺蠖 NPV，其次为茶毛虫 NPV 和茶刺 蛾 NPV。
限制因素
1. 2. 3. 4. 5. 6. 杀虫剂的毒性 杀虫谱 杀虫剂的生产 产品的稳定性 杀虫剂的持续性 注册和专利
工程杆状病毒杀虫剂研究战略
1. 整合昆虫自身存在和产生的激素和酶的基 因 2. 插入外源毒素基因
3. 基因组内非必需基因的重组和修饰 4. 杆状病毒宿主域的遗传改造
整合昆虫自身存在和产生的激素和 酶的基因
BEVS优势特性
1. 具有完整的感染性。（多角体蛋白基因和P10基因是
病毒复制非必须基因）
2. 时序性（多角体蛋白基因和P10基因是极晚期基因） 3. 克隆容量大，适于多个基因的同步表达 4. 表达水平高（多角体蛋白基因和P10基因启动子非常
强大）
5. 多角体蛋白基因可作为重组病毒的筛选标记 6. 安全（杆状病毒载体只能以昆虫细胞作受体系统） 7. 既可进行大规模细胞悬浮培养，又可用虫体表 达
杆状病毒杀虫剂
• 1973年FAO和WHO认可并推荐杆状病毒杀虫剂 用于大田 • 1975年美国首次登记注册HearNPV杀虫剂 • 美国仅在2011年登记的杆状病毒杀虫剂产品6个 （EPA） • 1993年，由中国科学院武汉病毒所同湖北蒋湖农 场登记了我国第一个昆虫病毒杀虫剂产品—棉铃 虫核型多角体病毒杀虫剂 • 目前，我国正式登记的NPV杀虫剂有效成分10种 ，产品38个（中国农药信息网）
• 除上述基因外,植物蛋白酶抑制剂基因和植 物细胞质雄性不育基因也被成功到转入杆 状病毒中并获得表达。 Korth等将玉米细胞质雄性不育URF13蛋白基 因转入AcNPV基因组中,表达URF13的重组 病毒在杀虫时间上与表达昆虫神经毒素的 重组病毒相当,对粉纹夜蛾幼虫的杀虫速度 提高40%,被认为是具有应用前景的重组病 毒杀虫剂 季平等将慈姑蛋白酶抑制剂B基因插入 BmNPV基因组中,重组病毒对家蚕幼虫的致 死中时间(LT50)减少10h。
对人畜绝对安全
昆虫杆 状病毒 的生活 史
杆状病毒表达载体（BEV）
• 1981年美国学者Miller从理论上阐述了杆状病毒作为运载 体系统的表达外源基因的可行性及其特点 • 1983年，Smith等人首次进行了成功实验，利用AcNPV作 载体在Sf中表达了人体β-干扰素基因，从而完成了从理论 到实践，开辟了基因工程研究新领域。 • 随后 Maeda 等用 BmNPV为载体, 在家蚕幼虫体内高水平 的表达了人的 α-干扰素。 • 目前，BEVS已得到了广泛应用,被公认为当今基因工程四 大表达系统之一( 另 3 种是细菌、酵母、哺乳动物细胞表 达系统)
Bac-to-Bac系统重组病毒的构建和基因的表达
BEVs主要流程
杆状病毒作为转移载体 基因治疗
• 基因治疗是指将正常基因或有治疗作用的 基因通过一定方式导入生物体靶细胞, 纠正 基因缺陷或者发挥治疗作用的生物医学新 技术。
• 最新的研究表明杆状病毒虽然不能感染哺 乳动物, 但可以进入不同物种和组织来源的 多种哺乳动物细胞, 并在合适的哺乳动物启 动子控制下表达外源基因。
在杆状病毒基因序列内插入调控昆虫生理及发育 的激素或酶的基因,以杆状病毒作为外源基因载体, 在宿主昆虫体内过量表达这些激素和酶,从而干扰 昆虫正常的生理反应,以达到使昆虫减少或停止取 食和加速其死亡的目的。
利尿激素(diuretic hormone,DH) 保幼激素酯酶(juvenile hormone esterase,JHE) 促前胸腺激素(prothoracotropic hormone,PTTH) 蜕皮激素(moulting hormone,MH) 羽化激素(eclosion hormone,EH) 几丁质酶(chitinase) 反义RNA
基因组内非必需基因的重组和修饰
• 杆状病毒基因组中存在一些对病毒复制、增殖非 必需的基因,其作用仅在于有利于杆状病毒在感染 末期最大限度的增殖及释放子代病毒。通过对这 部分基因的修饰或缺失,可提高杆状病毒的杀虫效 果。 egt（蜕皮甾体尿苷二葡萄糖转移酶） • pp34 • pe (多角体套膜蛋白基因) • p10 (多功能蛋白基因，参与PE的形成) • P74
利用昆虫杆状病毒防治农业、林业、卫生害 虫是害虫防治的一个重要发展方向
昆虫杆状病毒研究活跃
• 作为外源基因的高效表达载体用于基 因工程的研究；
• 作为基因转移载体用于基因治疗； • 作为生物杀虫剂用于虫害的生物防治
昆虫杆状病毒
杆昆虫杆状病毒是一类专门寄生节肢动物的病原微生 物。 基因组大小为 80-180kb, DNA 分子呈超螺旋双链闭合环状 结构特异，侵染方式特别
插入外源毒素基因
在杆状病毒中插入对昆虫神经系统特异性外源基 因,以提高杀虫效果。
• 钳蝎(Buthus eupeus)毒素(BeIT)基因 • 阿尔及利亚蝎(Androc-tonus australis)神经毒素(AaIT)基 因 • 蝎(Leiurus quinquestriutus hebreus)的LquIT2毒素基因 • 麦杆蒲螨(Pyemotes tritic)神经毒素(TxP-1)基因 • 蜘蛛(Angelenopsis aperat)毒素(u-Aga-IV)基因 • 海葵(Stomphia)的AsⅡ及ShⅠ神经毒素基因 • 苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)的δ-内毒素基因 • 黄蜂(Polistes metricus)毒素基因
杆状病毒宿主域的遗传改造
病毒杀虫谱窄的性质使其应用受到极大的限 制，产生诸如生产、注册、成本高、经济 效益低等一系列问题。 改造方法： 利用异源病毒之间的重组 相关特异基因的研究 反义RNA的重组病毒
杆状病毒杀虫剂的剂型加工和应用
杆状病毒作为活体生物 农药，在防治虫害时 间、吸收方式、生物 活性方面有自身的局 限性，严重影响到了 其推广和应用。除了 从杆状病毒本身改进 外，利用剂型加工进 行实用性的改善和增 效是提高其杀虫效果 的有效方法。