新一代殺蟲晶體蛋白的研究與開發(fā)

    蘇云金芽胞桿菌(Bacillus thuringiensis, Bt)是一種分布廣泛的革蘭氏陽性土壤細(xì)菌。其主要殺蟲機制是在生長過程中產(chǎn)生殺蟲晶體蛋白(insecticidal crystal proteins, ICP)，可與鱗翅目幾種害蟲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發(fā)生作用。不同類型的殺蟲晶體蛋白可分別高效控制棉鈴蟲、小菜蛾、玉米螟等多種農(nóng)林業(yè)的重要害蟲。
      Bt作為最成功的微生物殺蟲劑在全球商品化已經(jīng)超過60年。轉(zhuǎn)Bt殺蟲蛋白基因作物自1996年產(chǎn)業(yè)化以來，在全世界取得了巨大的成功。由此帶動了Bt殺蟲機理、抗性機理和風(fēng)險評價等基礎(chǔ)性的研究，帶動了轉(zhuǎn)基因作物培育過程中Bt殺蟲蛋白的定性定量分析、產(chǎn)品質(zhì)量檢測等應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。Bt的應(yīng)用性研究和開發(fā)主要有兩大方向。一是利用生物工程的方法對天然的Bt菌株進(jìn)行改造，從而拓寬殺蟲譜、提高殺蟲活性、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作物，如抗蟲的棉花、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，殺蟲死亡率達(dá)50%~70%，開辟了抗蟲育種新途徑。
      目前全球已發(fā)現(xiàn)的Bt cry基因為460種，中國農(nóng)科院植物保護(hù)研究所植物病蟲害生物學(xué)國家重點實驗室就克隆了50余種，申請國家專利3項，國家發(fā)明專利20項，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)到國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先水平。
      正是依靠植物病蟲害生物學(xué)國家重點實驗室的技術(shù)優(yōu)勢，我們針對目前國內(nèi)外抗蟲轉(zhuǎn)基因作物和Bt研究進(jìn)展?fàn)顩r，研發(fā)出不同種類和純度的Bt殺蟲晶體蛋白，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)前我國轉(zhuǎn)基因重大專項中使用的Cry1Ah、Cry1Ie、Cry2Aa、Cry1Ca 、Cry8系列等種類。這些殺蟲晶體蛋白已廣泛用于生物活性測定、害蟲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在中國植保領(lǐng)域的研究和開發(fā)提供了一定的技術(shù)支持和幫助。