Cry1Fa对Cry1Ac抗性棉铃虫的毒力评价

为了防治多种鳞翅目害虫,表达Cry1Fa的转基因玉米和棉花已在美国商业化种植。明确棉铃虫Helicoverpa armigera对Cry1Fa与Cry1Ac的交互抗性及这两种杀虫蛋白之间的协同作用,可以为表达Cry1Fa+Cry1Ac的转双价抗虫棉花的合理应用提供依据。本实验测定了Cry1Fa对棉铃虫敏感品系(96S)及用Cry1Ac筛选的抗性品系(BtR,抗性倍数2194.15倍)的毒力,发现Cry1Fa对敏感棉铃虫的毒力远低于Cry1Ac,LC50值是Cry1Ac的504.80倍;而且抗性品系BtR对Cry1Fa存在19.98倍的交互抗性。Cry1Fa与Cry1Ac混用可以提高Cry1Fa毒杀敏感棉铃虫的效果,尤其是Cry1Fa浓度较低时,加入Cry1Ac,可以显著增加Cry1Fa的毒力;但只有加入较高浓度的Cry1Fa时才能增加Cry1Ac的毒力。由于BtR品系已经对Cry1Ac产生抗性,Cry1Ac对抗性棉铃虫的毒力明显降低;在较高浓度的Cry1Ac中加入Cry1Fa可以显著增加棉铃虫的死亡率(P=0.0015,F=6.88,df=6),但最高死亡率仅为58.33%。D-饱和最优试验的结果证实,Cry1Ac对于敏感棉铃虫的死亡率的影响达到显著水平(t1=13.76﹥t0.05),Cry1Ac与Cry1Fa的交互作用对毒力的影响也达到显著水平(t22=2.42﹥t0.05;t11=6.95﹥t0.05;t12=3.43﹥t0.05)。Cry1Ac和Cry1Fa对抗性棉铃虫死亡率的影响都达到显著水平(t1=3.03﹥t0.05;t2=2.59﹥t0.05),但Cry1Ac是决定抗、感棉铃虫死亡率的关键因素;Cry1Ac与Cry1Fa最佳浓度配比范围都是1.41～2.10μg/cm2;在抗性品系中,Cry1Ac和Cry1Fa的交互作用不显著。所以,尽管Cry1F+Cry1A作物扩大了杀虫谱,但棉铃虫对这两种蛋白存在交互抗性,而且这两种蛋白混用对治理抗Cry1Ac棉铃虫的效果不理想,因此不建议在中国种植表达Cry1F+Cry1A的棉花。

草地贪夜蛾取食Cry1Ab和Cry1Fa蛋白后中肠转录组及ABC基因表达分析

【目的】为揭示草地贪夜蛾Spodoptera furgiperda幼虫取食Bt蛋白后与中肠上相关ATP结合盒转运子(ATP-binding cassette transporter,ABC)蛋白基因的表达量变化的关系。【方法】分别使用含活化晶体蛋白Cry1Ab(LC_(70)=240.2μg/g)和Cry1Fa(LC_(70)=270.0μg/g)蛋白的人工饲料饲喂草地贪夜蛾4龄幼虫48 h,利用高通量测序对中肠进行转录组测序并进行生物信息学分析,筛选处理后差异表达基因;利用RT-qPCR验证差异表达ABC基因的表达量。【结果】与饲喂正常人工饲料的对照相比,饲喂含240.2μg/g Cry1Ab和270.0μg/g Cry1Fa的人工饲料后草地贪夜蛾4龄幼虫中肠转录组中分别检测到1305和1202个差异表达基因。Cry1Ab和Cry1Fa处理组与对照组之间分别有994和912个差异表达基因被GO功能注释到生物学过程、分子功能和细胞组分三大类。在最终筛选到的9个差异表达的ABC家族基因中,Cry1Ab处理组与对照组之间有4个差异表达ABC基因,3个上调,1个下调;Cry1Fa处理组与对照组之间有5个差异表达ABC基因,2个上调,3个下调;Cry1Ab和Cry1Fa处理组与对照组之间有2个ABC基因(LOC 118267200和LOC 118267201)表达量均显著上调。RT-qPCR验证结果表明,与对照组相比,Cry1Ab处理组有3个ABC基因表达量极显著上调,2个ABC基因表达量下调;Cry1Fa处理组有5个ABC基因表达量上调,1个ABC基因表达量下调。【结论】Cry1Ab和Cry1Fa蛋白的摄入可以影响草地贪夜蛾幼虫中肠一些ABC家族基因的表达量变化,这些基因的表达量变化与昆虫抗性产生有关。经比对后发现,ABCC家族与ABCG8基因表达量变化显著。本研究为下一步明确草地贪夜蛾体内ABC转运蛋白在Bt蛋白杀虫机制中的作用,以及合理使用Bt蛋白防治草地贪夜蛾及延缓抗性提供了理论依据。

苏云金杆菌vip1A/vip2A基因的鉴定及其与cry1基因的联系

利用PCR方法检测vip1A/vip2A基因在野生型Bt菌株中的分布,进行基因片段的克隆和序列分析。结合cry1基因的PCR-RFLP基因型鉴定体系,分析与vip1A/vip2A基因有联系的cry1类基因。结果表明,分离保存的171株野生型Bt菌株中,有20株菌株含有vip1A/vip2A基因,分布率为11.69%。成功克隆了菌株Bt16的vip1A/vip2A基因片段,命名为vip1A/vip2A-16,GenBank登录号为EU594327。cry1基因的PCR-RFLP鉴定结果表明,该20株菌株均含有cry1Fa基因,说明vip1A/vip2A基因与cry1Fa可能具有某种联系。