取食Cry2Ab蛋白后棉铃虫幼虫中肠组织的病理变化

为了明确Cry2Ab杀虫蛋白的作用机制,利用透射电镜观察了棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)3龄末幼虫取食含Cry2Ab蛋白(8μg/g)饲料后中肠的组织病理变化,并与分别取食含Cry1Ac蛋白(0.97μg/g)饲料和正常饲料的棉铃虫进行了比较。结果表明:棉铃虫取食Cry2Ab蛋白后中肠细胞及其细胞器均发生了明显的病变,主要表现为:中肠杯状细胞的杯腔肿胀或拉长,部分柱状细胞被杯状细胞挤压出来,微绒毛脱落,细胞核皱缩,质膜和核膜不清晰,染色质凝聚,线粒体拉伸变形,内质网肿胀断裂;并且随着取食时间的延长病变越来越明显。与取食Cry1Ac蛋白的棉铃虫相比,Cry2Ab引起棉铃虫中肠组织发生病变的速度较慢。本研究可为Cry2Ab作为转基因棉花的重要杀虫蛋白在将来更好地发挥作用提供理论依据。

苏云金芽胞杆菌cry2Ab、cry9Ea基因的表达及活性分析

旨在为农业害虫防治提供更多的苏云金芽胞杆菌基因资源,从中国吉林市龙潭山土壤样品中分离得到野生菌株命名为Bt LTS-7,扫描电镜显示该菌株产生晶体形状为双锥体和正方体,聚丙烯酰胺凝胶电泳显示该菌株产生130 kD和71 kD的晶体蛋白,通过PCR鉴定出该菌株中含有cry2Ab和cry9Ea基因,并成功克隆到了这两个新基因,并被Bt国际命名委员会正式命名为cry2Ab28和cry9Ea9,将两个基因分别在大肠杆菌Rosetta(DE3)中表达,并进一步对其表达蛋白进行杀虫活性测定。结果显示,Cry2Ab28蛋白对棉铃虫(Helicoverpa armigera)初孵幼虫具有杀虫活性,LC50为32.45μg/mL。Cry9Ea9蛋白对小菜蛾初孵幼虫(Plutella xylostella)具有较高杀虫活性,LC50为0.77μg/mL。

Cry2Ab蛋白对甜菜夜蛾和斜纹夜蛾低龄幼虫的抗性

【背景】在我国,由于Bt棉的种植,棉铃虫和红铃虫等靶标害虫得到了控制,但棉田其他鳞翅目害虫如甜菜夜蛾和斜纹夜蛾的危害仍较严重。美国商业化种植的双价棉BollgardⅡ所表达的Cry2Ab蛋白不仅对棉铃虫有较好的控制效果,而且对甜菜夜蛾和草地贪夜蛾有较好的控制作用。因此,该双价棉在我国被环境释放前,有必要研究其对棉田其他鳞翅目害虫的影响。【方法】在人工饲料中分别添加质量浓度为1.25、2.5、5.0、10.0和20.0μg·g-1的Cry2Ab蛋白,采用生物测定的方法,在室内研究了其对甜菜夜蛾和斜纹夜蛾低龄幼虫存活率和体质量抑制率的影响。【结果】随着Cry2Ab蛋白浓度的增大,甜菜夜蛾初孵幼虫和1龄幼虫的存活率逐渐降低,2龄幼虫和3龄幼虫以及斜纹夜蛾各龄期幼虫的存活率在不同浓度处理下与对照差异均不显著。但与对照相比,高浓度处理对这2种害虫各龄期幼虫的体质量均有显著影响。【结论与意义】高浓度Cry2Ab蛋白(10.0和20.0μg·g-1)对甜菜夜蛾低龄幼虫有较好的控制作用,但对斜纹夜蛾低龄幼虫的控制效果不太理想。这为该双价基因棉花在我国的推广提供了依据。

Cry2Ab蛋白对龟纹瓢虫的安全性研究

【目的】转基因作物对非靶标昆虫的影响是转基因作物环境安全评价的重要内容,研究Cry2Ab蛋白对龟纹瓢虫的影响,对转基因作物的环境安全评价具有重要意义。【方法】采用实验动物学、分子生物学等方法,研究Cry2Ab蛋白对龟纹瓢虫发育历期、成虫体重、雌雄比例及体内氨基酸种类和含量的影响。【结果】与蔗糖对照组相比,Cry2Ab蛋白对龟纹瓢虫不同龄期的发育历期、成虫体重和雌雄比例均无明显差异,对体内氨基酸种类和含量也没有显著差异。【结论】Cry2Ab蛋白对龟纹瓢虫的生长发育及代谢无显著影响。

Bt Cry2Ab对美国白蛾的杀虫活性及与几种中肠受体蛋白体外结合特性分析

美国白蛾(Hyphantria cunea)是危害我国蚕区桑树的重要害虫之一,为明确苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)杀虫晶体蛋白对其作用机制,本文利用大肠埃希菌表达苏云金杆菌Bt Cry2Ab蛋白,在活性测定基础上进行毒素蛋白与美国白蛾中肠类钙黏蛋白(cadherin)功能区(HcCAD-1、HcCAD-2)、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase)HcALP1、HcALP3的结合特性分析。原核表达并纯化的Bt Cry2Ab蛋白用美国白蛾3龄幼虫进行生物测定,对幼虫生长发育抑制作用明显,当质量浓度为224 mg/L时抑制率为71.14%,抑制中浓度为68.44 mg/L。将Bt Cry2Ab毒素分别与美国白蛾HcCAD-1、HcCAD-2、HcALP1、HcALP3重组蛋白进行体外配体印迹试验,Bt Cry2Ab与HcCAD-2、HcALP1重组蛋白发生特异结合,而与HcCAD-1、HcALP3不结合,推测HcCAD-2、HcALP1可能为美国白蛾Bt Cry2Ab蛋白的中肠受体蛋白。

Cry1Ia和Cry2Ab融合蛋白的表达

[目的]苏云金芽孢杆菌表达的杀虫蛋白Cry1Ia和Cry2Ab对鳞翅目和鞘翅目昆虫具有较好的杀虫活性。为充分利用已有Cry蛋白,本文构建了两者的融合蛋白,并对融合蛋白的原核表达进行检测。[方法]本文将两个基因的编码基因,按照两种先后顺序拼接起来,获得cry1Ia-cry2Ab融合基因和cry2Ab-cry1Ia融合基因。另外,将Cry1Ia蛋白N端第一个α-螺旋(73个氨基酸)的编码序列删除后,接入cry2Ab基因5'端,获得第三个融合基因cry1IaD73-cry2Ab。将3个基因分别插入pHT304载体,并由cry1Ac基因的启动子和终止子调控其在Bt细胞中表达。[结果]SDS-PAGE结果显示,Cry1Ia-Cry2Ab、Cry2Ab-Cry1Ia和Cry1IaD73-Cry2Ab三个融合蛋白均能够在Bt细胞中表达,其测定分子量与预期大小一致,分别约152kDa、152kDa和144kDa。蛋白印迹法分析发现,在表达过程中,三种融合蛋白均有一定比例的降解。另外,不同温度对融合蛋白的表达也有不同程度的影响。[结论]本研究构建了3种融合杀虫基因并在Bt细胞中成功表达,为进一步解析这类融合蛋白的杀虫活性和机理奠定了基础。

Cry2Ab杀虫蛋白对小地老虎幼虫致死效果及体内酶活性的影响

为治理小地老虎的危害,研究了Bt杀虫蛋白对小地老虎幼虫的控制作用。室内生物测定结果表明,Cry2Ab杀虫蛋白对小地老虎初孵幼虫的致死效果高于Cry1Ac杀虫蛋白。取食含有Cry2Ab杀虫蛋白人工饲料的小地老虎幼虫体内的中肠总蛋白酶和类胰凝乳蛋白酶活性高于对照,当人工饲料中Cry2Ab杀虫蛋白含量达到12μg/g时,小地老虎幼虫中肠氨肽酶活性显著升高;而取食含有Cry1Ac杀虫蛋白人工饲料的小地老虎幼虫中肠蛋白酶活性无显著变化。此外,小地老虎幼虫取食含有Cry2Ab杀虫蛋白的人工饲料后,体内谷胱甘肽-S-转移酶活性显著升高,而取食含有Cry1Ac杀虫蛋白的人工饲料后其变化不明显。

Cry1Ac和Cry2Ab蛋白对大草蛉生长发育及酶活力的影响

为明确转Cry1Ac和Cry2Ab基因棉花对大草蛉的影响,运用Bt蛋白与人工饲料混合的方法,以大于转基因棉花叶片中蛋白含量20倍的剂量饲喂大草蛉初孵幼虫,初步研究了Cry1Ac和Cry2Ab对大草蛉生物学参数和消化酶、解毒酶活性的影响。结果表明:取食含Bt蛋白饲料的大草蛉幼虫的发育历期、体重、蛹重、成虫体重、羽化率等生物学参数与对照相比均没有显著差异;在大草蛉幼虫体内可以检测到含量较高的Cry1Ac和Cry2Ab蛋白,分别为974.92~1282.39 ng/g鲜重和5592.62~6082.92 ng/g鲜重,而在大草蛉成虫体内检测到的Cry1Ac和Cry2Ab蛋白含量非常低,分别为0.29~0.39 ng/g鲜重和50.34~56.71 ng/g鲜重;取食含Bt蛋白的饲料对大草蛉幼虫的类胰蛋白酶、类胰凝乳蛋白酶、氨肽酶和谷胱甘肽-S-转移酶活性有一定的影响,但对大草蛉成虫影响与对照差异不显著。表明大草蛉取食含Bt蛋白的人工饲料后,虽然体内可以检测到一定含量的Bt蛋白,但对大草蛉的生长发育并没有显著的直接不利影响。

棉铃虫ATP合酶亚基α对Cry2Ab毒理的影响

为探究棉铃虫Helicoverpa armigera ATP合酶亚基α(ATP synthase subunitα,ATPs-α)对Cry2Ab毒理的影响,采用实时荧光定量PCR技术检测了ATPs-α基因在棉铃虫幼虫不同发育阶段、不同组织及受Cry2Ab诱导后的表达量,并通过在昆虫细胞中过表达和干扰ATPs-α基因验证其在Cry2Ab毒理中的功能。结果显示:ATPs-α基因在棉铃虫各发育阶段和组织中普遍表达,其中在幼虫的1龄和2龄期,以及5龄的中肠、头部和表皮中表达较高。棉铃虫取食Cry2Ab 6 h后,ATPs-α基因表达量开始显著降低,一直持续到36 h;在Sf9细胞系中成功表达ATPs-α蛋白后,显著增强了Cry2Ab的细胞毒力;在美洲棉铃虫H.zea的中肠细胞中干扰ATPs-α基因后,显著降低了Cry2Ab的细胞毒力。表明棉铃虫ATPs-α参与Cry2Ab的毒理过程。