bt基因植物抗虫原理

从崖城农田土壤中发现一种具有杀死植物害虫功能的细菌——苏云金芽孢杆菌崖城高级中学高一（1）班龚彩秀指导老师：翟鸿武一次偶然的机会让我在一本生物杂志上接触到苏云金芽孢杆菌（Bacillus Thuringiensis ,Bt）当时的我觉得很神奇——它能杀死农作物害虫。

人类从刀耕火种以来，一直备受害虫的威胁，给人类的生活造成了多种危害，其中虫害是威胁农作物高产的主要原因之一，全世界每年因此损失约数千亿美元，每年世界上因虫害而造成的农产品损失估计为13％。

在我国，水稻每年因虫害减产10％以上，小麦减产近20％，棉花产量损失达20％～30％。

为了控制农林病虫害，人们不得不大量使用化学农药，但长期大剂量地使用化学合成的农药，致使多种害虫对化学杀虫剂产生了一定的抗性，因此不但不能有效地控制害虫，结果还面临着三大难题无法解决，①环境污染，残毒上升，人畜均遭毒害；②用药浓度不断提高，防治费用不断增加，不得不无休止地研制新农药；③杀伤天敌，破坏了生态平衡，引起害虫再猖獗和次虫害虫大爆发，导致自然界中恶性循环。

苏云金芽孢杆菌由于能在生长代谢过程中产生对多种农林害虫具有特异性杀虫毒力的生物活性蛋白，并能由此生产相应的微生物杀虫剂来用于害虫生物防治而受到国内外的广泛重视。

广泛的研究与应用实践证明，与化学农药等其他类型的杀虫剂相比，Bt杀虫剂具有杀虫特异性强，对人、畜及非目标昆虫无毒副作用；安全性能好，不污染环境，由于具有多种类型的杀虫晶体蛋白，昆虫难以产生抗性或产生抗性较缓慢；具较低的生产成本等优点。

目前已推广使用的表达Bt毒素基因的转基因植物都有较为显著的抗虫性能，在大田栽培中无需或只需喷洒少许化学杀虫剂，从而大大减少了对环境的污染。

因此苏云金芽孢杆菌作为新型生物农药解决了一个长期以来让无数劳动农民头痛的问题。

而对生物有着浓厚兴趣的我对它有种相识恨晚的感觉，而这次的“科技创新”活动让我坚定了对它认识的决心，在老师和同学们的帮助下，我开始了我的创新实验。

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。

扌直逖碌妇2021,47(3):206-211PlantProtection 转Bt基因玉米(瑞丰125、DBN9936、DBN9978)对亚洲玉米螟的抗虫效果研究孙丹丹，全玉东，王月琴，王振营，何康来**(中国农业科学院植物保护研究所，植物病虫害生物学国家重点实验室，北京100193)摘要评价转Bt基因玉米对靶标生物亚洲玉米螟的杀虫作用是转基因玉米研发的重要一环。

本文采用室內生测法对3种转Bt基因抗虫玉米'瑞丰125-表达Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白)，'DBN9936-DBN9978-表达Cry1Ab杀虫蛋白)对亚洲玉米螟敏感品系ACB-S及抗Cry1Ab品系ACB-AbR%抗Cry1Ac品系ACB-AcR%抗CrylF品系ACB-FR%抗Cry1Ah品系ACE-AhR、抗Cry l ie品系ACB-IeR的杀虫活性进行测定，同时采用心叶期和抽丝期人工接虫法进行田间抗虫效果鉴定。

结果表明，取食3种Bt玉米的ACB-S幼虫，3d死亡率100%,而取食对照常规玉米3d存活率100%。

取食3种Bt玉米的5个抗性品系幼虫除ACB-AbR和ACB-AcR有2%〜6%的个体存活4〜5d,6d死亡率也达到了100%,其余品系均在3d全部死亡，而取食对照玉米5〜6d的死亡率仅为4%〜14%,差异显著。

田间心叶期食叶级别及穗期活虫数、雌穗被害和茎秆被蛀等为害等级说明3种Bt玉米高抗亚洲玉米螟。

明确了'瑞丰125-DBN9936,和'DBN9978,对亚洲玉米螟有很高的杀虫活性和田间防治效果。

5个Bt蛋白抗性亚洲玉米螟品系幼虫在常规玉米上显示一定的适合度劣势。

关键词转基因玉米；Bt杀虫蛋白；亚洲玉米螟；寄主抗性中图分类号：S435.132文献标识码：A DOI：10.16688/j.zwbh.2020008Resistance of transgenic Bt maize(Ruifeng125,DBN9936&DBN9978)toAsian corn borerSUN Dandan,QUAN Yudong,WANG Yueqin,WANG Zhenying,HE Kanglai*Sa t e Key Labora tory for Bioloyy of Plan t Diseases and Inscc t Pes t s,Ins t i t u t e of Plan t Pro t ec t i on,ChineseAcademyofAgricul uralSciences$Beijing100193$China)Abstract Evaluation for resistance to the targets such as Asian corn borer(ACB),Os t rima furnacalis,is an important step of research and development novel insect resistant Uansgenic Bt maize.In present research,three kinds of insect resistant transgenic Bt maize,i.e.4Ruifeng125/expressing CrylAb/Cry2Aj protein,4DBN9936/and，DBN9978/ expre s ingCry1Abprotein$wereevaluatedinthelaboratoryandfield@Laboratorybioa s ayswereconductedbyexposing neonatesofACBsusceptiblestrain(ACB-S)Cry1Abresistantstrain(ACB-AbR)Cry1Acresistantstrain(ACB-AcR)$ CrylF resistant strain(ACB-FR),CrylAh resistant strain(ACB-AhR),and Crylle resistant strain(ACB-IeR)to fresh whorl leaves,respectively.Field trials were conducted by artificial infestation of ACB at whorl and silking stages.Mortalitie were100%within3days when ACB-S larvae fed on three Bt maize leaf tissue,wheres all larvae survivedwhentheyfedonthecontro ofconventiona maize eaf ti s ues.When ACB-AbR and ACB-AcR< arvae fed on three Bt maize kaf tissues,2%—6%of krvae could survival for4—5days,but not longer than sx days.In contrast,there were4%—14%oflarvalmoraliieswhen=heselarvaefedonconrolwihinsixdays.Leaffeedingraingsfrom whorlsage infesaion$larvalsurvivalsandearandsalkboredand=unnelsindicaed=ha=hree B=maize varie ies were highly resistant to ACB.In conclusion,Bt maize4Ruifeng125/4DBN9936/and4DBN9978/are highly toxic to ACB and could provideseason-long protection against boratoryselected Cry1Ab$Cry1Ac$Cry1Ah$Cry1F$and Cry1Ie resistantstrainsdemonstratecertainfitne s cost.收稿日期：2020-01-03修订日期：2020-03-13基金项目：转基因生物新品种培育重大专项(2016ZX08003-001)*通信作者E-mail:***************47卷第3期孙丹丹等:转Bt基因玉米(瑞丰125、DBN9936、DBN9978)对亚洲玉米螟的抗虫效果研究•207•Key words transgenic maize；Bt insecticidal protein；转Bt基因玉米因具有特定且高效的目标性状而受到种植者的欢迎13)。

转Bt基因油菜的抗虫性分析作者：万丽丽王转茸辛强董发明洪登峰杨光圣来源：《湖北农业科学》2016年第09期摘要：利用农杆菌介导的遗传转化分别将Cry1C和Cry2A的2个单价Bt基因转入油菜（Brasica napusL.），以两个纯合的转基因抗虫油菜为亲本，通过有性杂交的方法将不同Bt基因聚合，培育双价Bt抗虫油菜，并对其抗虫性和种子品质性状进行评价。

结果表明，Cry1C、Cry2A在聚合后均能稳定表达，和单价Cry1C转基因植株相比，双价株系中蛋白质含量明显降低，以Cry2A为母本的聚合株系蛋白质含量降低更多，Cry1C在遗传上存在母本效应。

室内接种小菜蛾二龄幼虫结果显示，转化单价和双价聚合Bt基因的抗虫性增强，其中转化单价Cry1C的抗虫性优于双价聚合Bt基因和单价Cry2A基因的转基因植株。

玻璃温室栽培转基因植株，单价Bt和双价聚合Bt基因的转基因植株能生存而非转基因植株受到严重虫害而死亡。

对抗性优良的单价和双价聚合的转基因植株种子品质测定发现，与未受到虫害的受体材料双低优良恢复系7-5的含油量和硫苷含量差异不显著，从而达到抗性改良的目的。

关键词：油菜（Brassica napus L.）；苏云金芽孢杆菌；Cry1C；Cry2A；双价聚合；农杆菌介导遗传转化；品质性状中图分类号：Q785 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）09-2386-06油菜（Brassica napus L.）在生长发育过程中容易受到虫害的侵袭，有10多种害虫在油菜生产上能大面积发生并造成严重减产。

近年来，气候变化使得虫害日趋严重。

对农业生产造成损失。

尽管使用化学农药能够取得良好的防控效果，但是农药残留对环境和人体的健康产生的危害已引起广泛的关注。

利用转基因技术将抗虫基因转入油菜中，可以一定程度上改良油菜的抗虫性。

转基因抗虫植物最重要的基因来源于微生物的抗虫基因，即苏云金芽孢杆菌杀虫基因（Bt）。

一、实验目的1. 掌握农杆菌转化法的基本原理和操作步骤。

2. 将抗虫基因导入植物细胞，观察转化效果。

二、实验原理农杆菌转化法是一种将目的基因导入植物细胞的方法。

该方法利用农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA（可转移的DNA）将目的基因转移到植物细胞中，并整合到植物细胞染色体DNA上，从而实现目的基因的遗传表达。

三、实验材料1. 植物材料：拟南芥种子、生长培养基、诱导培养基、选择培养基。

2. 农杆菌：根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）。

3. 抗虫基因：Bt基因。

4. 工具酶：限制性内切酶、DNA连接酶、T4 DNA连接酶。

5. 试剂：LB液体培养基、LB固体培养基、IPTG（异丙基-β-D-硫代半乳糖苷）、抗生素、CaCl2、DNA标记染料等。

四、实验步骤1. 目的基因克隆（1）设计引物：根据Bt基因序列设计一对引物，用于扩增Bt基因。

（2）PCR扩增：以Bt基因的DNA为模板，进行PCR扩增。

（3）克隆：将PCR产物连接到载体上，转化大肠杆菌，筛选阳性克隆。

2. 农杆菌工程（1）制备感受态农杆菌：将根癌农杆菌接种于LB液体培养基，37℃培养过夜，按1:100的比例接种于新鲜的LB液体培养基，37℃培养3小时，加入IPTG和CaCl2，使农杆菌进入感受态。

（2）目的基因转化：将克隆有Bt基因的载体与感受态农杆菌混合，在冰浴中孵育30分钟，然后将混合液涂布于含有抗生素的LB固体培养基上，37℃培养过夜。

3. 植物转化（1）种子处理：将拟南芥种子用70%酒精消毒后，用无菌水冲洗干净。

（2）农杆菌感染：将处理好的种子接种于含有农杆菌的培养基上，28℃恒温培养3天。

（3）筛选转化植株：将感染后的种子接种于选择培养基上，筛选出转化植株。

4. 抗虫鉴定（1）PCR检测：提取转化植株的DNA，进行Bt基因的PCR检测。

（2）生物测定：将转化植株与抗虫性差的拟南芥进行抗虫性比较，观察转化植株的抗虫效果。