抗Bt棉棉铃虫幼虫Bt受体氨肽酶N(APN2)基因克隆

通过对Bt棉抗性和敏感棉铃虫幼虫中肠氨肽酶N的克隆和测序 ,鉴定了氨肽酶N基因家族的 1个成员Haapn2 ,其cDNA序列具有 32 0 9个核苷酸 ,含有 30 96bp的开放阅读框 ,编码产生1 0 32个氨基酸的蛋白质。其推定氨基酸序列具有锌结合模体HEXXHX18E ,N 末端具有 1 7个氨基酸的疏水性信号序列 ,C 末端还具有 2 2个氨基酸的糖基磷酯酰肌醇 (GPI)添加信号肽。比对抗性和敏感棉铃虫cDNA的开放阅读框 ,抗性品系的开放阅读框中 ,有 5 7个点突变 ,共导致了 1 5个氨基酸的改变 ,其中 2个突变 (谷氨酰胺13 7→谷氨酸、缬氨酸173 →苏氨酸 )位于Cry1A毒素结合区域 ,可能与棉铃虫对转Bt基因棉产生抗性有关。报道的氨肽酶cDNA序列已提交GenBank ,AY346383和AY2 795 35分别是Bt抗性和敏感品系的Haapn2。

鳞翅目昆虫氨肽酶N与Bt毒素的结合及其与Bt抗性的关系

随着BtCry作物在我国的广泛应用和推广,靶标害虫对其抗性风险已成为BtCry作物生态安全研究的重要内容。氨肽酶N(Aminopeptidase N,APN)是位于昆虫中肠刷状缘膜囊泡(Brush Border Membrane Vesicles,BBMV)上BtCry毒素重要的受体蛋白之一,它与BtCry毒素的结合能力决定了BtCry毒素的杀虫活性及昆虫对Bt抗性的产生。本文从APN的结构特征与分类、APN与BtCry毒素的结合特异性、结合位点、结合过程中的分子互作机制及APN变异导致昆虫抗性产生几方面系统综述了鳞翅目昆虫中肠BtCry受体蛋白-氨肽酶N与BtCry毒素的结合及其与Bt抗性关系的研究进展。

RNAi介导的棉铃虫氨肽酶N基因Haapn1和钙粘蛋白基因Ha_BtR沉默对Cry1Ac毒力的影响

氨肽酶N(aminopeptidase N,APN)和钙粘蛋白(cadherin)是存在于鳞翅目昆虫中肠刷状缘膜囊(brush bordermembrane vesicles,BBMV)上Bt毒素Cry1A的受体。本实验将棉铃虫Helicoverpa armigera氨肽酶N1基因Haapn1和钙粘蛋白基因Ha_BtR双链RNA(dsRNA)注入棉铃虫4龄幼虫体内,以研究这两种受体基因沉默后对Cry1Ac毒力的影响。结果表明:注射dsRNA(1μg/头)进行基因沉默后,Haapn1mRNA表达量比注射缓冲液(elution solution,ES)的对照下降了30%～49%,Ha_BtRmRNA表达量下降了30%～37%。注射Haapn1dsRNA的幼虫在40和70μg/cm2Cry1Ac活化毒素下的死亡率显著低于注射ES的幼虫,而在100和170μg/cm2Cry1Ac原毒素处理下两者死亡率无显著差异;Cry1Ac活化毒素以及原毒素对注射Ha_BtRdsRNA幼虫与注射ES幼虫的毒力均无显著差异。当同时注射Haapn1及Ha_BtRdsRNA后,干扰后的幼虫对Cry1Ac活化毒素和原毒素的敏感性均显著下降。本研究进一步证明了棉铃虫Haapn1和Ha_BtR均是Bt毒素Cry1Ac的功能受体,这两种受体蛋白共同参与Cry1Ac的毒杀作用过程。该结果也提示,Haapn1或Ha_BtR基因产生突变都可能导致棉铃虫对Cry1Ac产生抗性。

RNAi与Bt毒素协同抗虫技术的应用与展望

Bt(Bacillus thuringiensis)毒素优异的抗虫性能和其环境友好性,使其代替了多种化学杀虫剂,在世界范围内得以广泛应用。但同时,过度依赖Bt毒素让许多害虫产生抗性,严重威胁转Bt基因作物和Bt杀虫剂的长期效能;而多种Bt毒素结合应用能产生协同作用或拮抗作用,有不确定性,稳定性较低,无法得到广泛应用。RNAi(RNA interference)技术能沉默特定基因的表达,且特异性强,不会造成环境污染,在害虫防治方面有巨大潜力。Bt毒素和RNAi技术的结合有望在害虫防治方面及抗虫育种的方面开辟一条新道路。为了研究Bt毒素与RNAi技术结合应用的优越性,就Bt毒素和RNAi技术在各自领域的应用及两者相结合应用的最新研究成果等方面进行了综述,总结了近年来RNAi技术与Bt毒素相结合在防控靶标害虫中的应用现状,并对该技术的研究前景提出展望。

小菜蛾PxALP1基因的时空表达谱分析

小菜蛾是最早对Bt毒蛋白产生抗性的重要农业害虫之一,而膜结合碱性磷酸酶是小菜蛾体内疑似Bt毒蛋白的直接受体之一。我们在之前的工作中克隆了小菜蛾碱性磷酸酶编码基因PxALP1,本研究对该基因的时空表达谱进行了分析。在小菜蛾所有生命阶段中,PxALP1基因在3龄幼虫中表达水平最高;而在小菜蛾3龄幼虫不同组织中,PxALP1基因在中肠中表达水平最高,这些都可能与PxALP1基因对Bt毒蛋白产生抗性的生物学功能密切相关。

Cry毒素昆虫中肠受体蛋白多肽的增效作用研究进展

为了有效的发挥Cry毒素的杀虫效果,延缓害虫对Bacillus thuringiensis(Bt)毒素抗性的产生和演化,国内外对Cry毒素的增效作用进行了深入研究。增效蛋白的应用作为抗性治理策略的一个方面,能够为延缓害虫Bt抗性演化提供方法。本文综述了目前国内外Bt毒素昆虫中肠受体蛋白多肽片段对Cry毒素增效作用的研究进展,并分析了其存在的可能的增效机理。

棉铃虫ABC转运蛋白ABCG1的基因克隆、亚细胞定位及其与Cry1Ac毒力的关系

【目的】长期种植转Bacillus thuringiensis(Bt)基因作物使一些靶标害虫产生了Bt抗性,有研究表明小菜蛾Plutella xylostella的white基因表达下调使其产生了Cry1Ac抗性,由于Pxwhite蛋白与ABC转运蛋白ABCG1同属于ABCG亚家族,我们推测棉铃虫Helicoverpa armigera ABCG1基因(HaABCG1)的表达下调可能与棉铃虫对Cry1Ac毒素的抗性有关。【方法】克隆并分析HaABCG1的开放阅读框(open reading frame,ORF),通过构建HaABCG1基因的表达载体检测HaABCG1蛋白在TnH_5细胞中的亚细胞定位;通过细胞毒力实验验证HaABCG1蛋白与Cry1Ac毒素的关系;利用RNAi技术验证HaABCG1表达下调是否会降低棉铃虫对Cry1Ac毒素的敏感性。【结果】棉铃虫ABCG1基因的开放阅读框长1 896 bp,编码蛋白含631个氨基酸残基,分子质量估计为69.63 k D。离体昆虫细胞表达的HaABCG1蛋白主要定位在细胞的核膜和内质网。通过RNA干扰和生物测定实验发现HaABCG1下调表达不能使棉铃虫在Cry1Ac毒素浓度为0.05μg/m L的人工饲料上正常生长,3 d后处理组和对照组棉铃虫幼虫的体重变化无显著差异。经过细胞毒力实验证明HaABCG1蛋白不介导Cry1Ac毒素对TnH_5细胞的毒力,它既不是Cry1Ac毒素的受体,也不是其他3种Bt毒素Cry1Ca,Cry2Aa和Cry1Fa的受体。【结论】HaABCG1基因表达下调与棉铃虫对Cry1Ac的抗性不相关,HaABCG1不是Cry1Ac毒素的受体。这是首次报道ABCG1基因不参与棉铃虫的Cry1Ac抗性。