新一代殺蟲(chóng)晶體蛋白的研究與開(kāi)發(fā)

    蘇云金芽胞桿菌(Bacillus thuringiensis, Bt)是一種分布廣泛的革蘭氏陽(yáng)性土壤細(xì)菌。其主要?dú)⑾x(chóng)機(jī)制是在生長(zhǎng)過(guò)程中產(chǎn)生殺蟲(chóng)晶體蛋白(insecticidal crystal proteins, ICP)，可與鱗翅目幾種害蟲(chóng)腸道上的受體蛋白特異性結(jié)合，導(dǎo)致腸壁彌漫穿孔，而與人體腸道上的組織不會(huì)發(fā)生作用。不同類(lèi)型的殺蟲(chóng)晶體蛋白可分別高效控制棉鈴蟲(chóng)、小菜蛾、玉米螟等多種農(nóng)林業(yè)的重要害蟲(chóng)。
      Bt作為最成功的微生物殺蟲(chóng)劑在全球商品化已經(jīng)超過(guò)60年。轉(zhuǎn)Bt殺蟲(chóng)蛋白基因作物自1996年產(chǎn)業(yè)化以來(lái)，在全世界取得了巨大的成功。由此帶動(dòng)了Bt殺蟲(chóng)機(jī)理、抗性機(jī)理和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等基礎(chǔ)性的研究，帶動(dòng)了轉(zhuǎn)基因作物培育過(guò)程中Bt殺蟲(chóng)蛋白的定性定量分析、產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)等應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。Bt的應(yīng)用性研究和開(kāi)發(fā)主要有兩大方向。一是利用生物工程的方法對(duì)天然的Bt菌株進(jìn)行改造，從而拓寬殺蟲(chóng)譜、提高殺蟲(chóng)活性、延緩抗性的產(chǎn)生等。二是將Bt毒蛋白基因轉(zhuǎn)入其他植物從而得到抗蟲(chóng)作物，如抗蟲(chóng)的棉花、煙草、番茄、馬鈴薯、紫花苜蓿、大豆、玉米、水稻、白楊、油菜等都已獲得成功，殺蟲(chóng)死亡率達(dá)50%~70%，開(kāi)辟了抗蟲(chóng)育種新途徑。
      目前全球已發(fā)現(xiàn)的Bt cry基因?yàn)?60種，中國(guó)農(nóng)科院植物保護(hù)研究所植物病蟲(chóng)害生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室就克隆了50余種，申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利3項(xiàng)，國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利20項(xiàng)，在新cry基因發(fā)掘、表達(dá)載體、蛋白純化、遺傳轉(zhuǎn)化等方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
      正是依靠植物病蟲(chóng)害生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，我們針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因作物和Bt研究進(jìn)展?fàn)顩r，研發(fā)出不同種類(lèi)和純度的Bt殺蟲(chóng)晶體蛋白，包括第一代轉(zhuǎn)基因作物使用的Cry1Ab、Cry1Ac等蛋白，第二代基因表達(dá)產(chǎn)物Cry1Fa、Cry2Ab等以及當(dāng)前我國(guó)轉(zhuǎn)基因重大專(zhuān)項(xiàng)中使用的Cry1Ah、Cry1Ie、Cry2Aa、Cry1Ca 、Cry8系列等種類(lèi)。這些殺蟲(chóng)晶體蛋白已廣泛用于生物活性測(cè)定、害蟲(chóng)抗性種群汰選等研究。這種科研院所研究成果的技術(shù)轉(zhuǎn)化，為Bt在中國(guó)植保領(lǐng)域的研究和開(kāi)發(fā)提供了一定的技術(shù)支持和幫助。