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分子植物育种
(
网络版
), 2010
年
,
第
8
卷
,
第
2
篇
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online), 2010, Vol.8, No.2
http://mpb.
5th
.sophia
p
ublisher.com
共
5
页，第
2
页
结合以后，毒性蛋白的部分结构在受体的帮助下插
入细胞膜中，并在细胞膜上形成孔道，有研究已经
提出一些形成孔道的模型。
(Knowles, 1994; Schwartz
et al., 1997; Gazit et al., 1998; Schnepf et al., 1998)
。最
终导致害虫胃肠道穿孔，杀死害虫。
晶体蛋白基因家族
(crystal protein gene,
简写
Cry)
属
Bt
毒性蛋白的一类，应用非常广泛。本试验
利用的三种
Bt
基因
(
cry1Ac
,
cry1C*
和
cry2A*
)
的抗
虫性及安全性评价前人已做过相关报道，对鳞翅目
害虫具有极佳的毒杀性。经研究表明，以上所有的
三种转基因
Bt
水稻的茎杆均可以在
5
天内完全杀死
接种的一龄三化螟
(Tang
等
, 2006; Chen
等
, 2005)
。
Cry1Ac
作为第一代
Bt
杀虫基因，其抗虫性已广泛接
受认可。转
Cry1Ac
家系的叶片
Cry1Ac
蛋白含量为
11.09
±
0.35 µg/g
鲜叶重
(
陈浩
, 2005)
Cry1Ac
蛋白占
叶片总可溶蛋白的
0.02%
。
Cry2A*
和
Cry1C*
为第二
代
Bt
杀虫基因，
Cry2A*
毒性蛋白的含量为
84.94±2.34 µg/g~138.75
±
4.32 µg/g
鲜叶重，
Cry2A*
家系叶片中
Cry2A*
蛋白占叶片总可溶蛋白的
0.22%~0.32% (Chen
等
, 2005)
。
Cry1C*
蛋白的含量虽
较少为
(Tang
等
, 2006) 1.46 µg/g
鲜叶重，但由于其靶
向性强，因此同样对鳞翅目害虫有极强的杀伤能力。
作为第二代
Bt
杀虫基因，这两种
Bt
杀虫基因表达毒
蛋白量具有更好的靶向性，能够更加特异的结合靶
位点，在不给植株带来过高的负担的同时，又能高
效的杀死鳞翅目害虫，达到了非常理想的效果。
Bt
毒蛋白表达的专一性极高，只在水稻叶片和茎秆中
有高量表达，而在种子中几乎不表达，用
Real-time
等方法均检测不到毒性蛋白的表达，因此，以上三
种
Bt
基因可以安全应用。
利用
Bt
毒蛋白可以有效地杀死危害水稻的鳞
翅目等害虫，减轻其对水稻的危害。目前，
Bt
毒蛋
白作为一种生物杀虫剂在农业上已经使用了
60
多
年，同时，
Bt
作物在农业上的使用可以大幅度的减
少杀虫剂的使用量，这不仅直接降低了种植者的种
植成本，而且对保护人类的健康和生态环境都有积
极的意义。
在上世纪
50
年代，
Bt
杀虫剂逐渐开始在美国兴
起
(Martin
和
Travers, 1989)
。至
1995
年，有
182
种
Bt
制剂在美国环保署
(US Environmental Protection
Agency, EPA)
注册。
1987
年，公开报道获得了第一
批
Bt
转基因植物
(Barton et al., 1987; Fischhoff et al.,
1987; Vaeck et al., 1987)
。
1995
年，转
Bt
作物首次在
美国和加拿大实现了商品化。
2004
年，全球
Bt
作物
的种植面积达到了
2240
万公顷
(James, 2004)
。华中
农业大学于
2009
年
11
月份获得转
cry1Ab/c
基因华
恢
1
号和
Bt
汕优
63
的安全证书。
本试验利用分子标记辅助选择将三种
Bt
基因
(
cry1Ac
,
cry1C*
,
cry1C*
)
导入到
9311
和辐恢
838
中，
为即将到来的转
Bt
基因抗虫品种商品化应用提供材
料资源和理论依据。
1
结果与分析
1.1
分子标记辅助选择筛选阳性纯合家系
由于设计的
Bt
基因引物为显性标记，因此筛选纯合
家系则要通过田间涂抹除草剂观察与分子标记辅助
选择结合来验证。纯合家系既要满足家系内
24
株在
田间除草剂表现为抗性，又要保证家系内
24
株
PCR
产物经琼脂糖电泳后均有阳性条带。每个
Bt
基因
(
cry1Ac
,
cry1C*
和
cry2A*
)
均筛选到超过
2
个家系的
纯合家系。部分筛选阳性纯合家系图片如图
1
。
1.2
田间抗虫性结果
研究结果显示，在
2009
年田间发虫不重的情况下，
稻纵卷叶螟对对照
9311
和辐恢
838
的危害较轻，卷
叶率均为
10% (
表
1)
，而三种
Bt
基因
(
cry1Ac
,
cry1C*
和
cry2A*
)
分别在
9311
和辐恢
838
背景下对稻纵卷
叶螟均表现出较高的抗性，除了
9311 (
cry2A*
)
家系
出现个别叶片被取食情况，其余所有
Bt
基因家系均
无受损叶片出现，特别是辐恢
838
的各个转基因家
系如辐恢
838 (LX111)
，辐恢
838 (LX83)
，辐恢
838
(LX124)
均表现出对稻纵卷叶螟完全抗性，无被取食
的情况。结果与
Tang
等
(2006)
和
Chen
等
(2005)
的研
究结果表现基本一致。