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蛋白对棉花黄萎病菌、枯萎病菌和红腐病菌的影响

研究Cry2Ab蛋白对棉花黄萎病菌、枯萎病菌和红腐病菌生长速率及对黄萎病菌分生孢子产量、分生孢子大小和粗毒素分泌量的影响。结果发现,当Cry2Ab蛋白质量浓度为1.0μg·mL^(-1)时,显著降低黄萎病菌分生孢子的大小;当其质量浓度大于5.0μg·mL^(-1)时,显著抑制棉花黄萎病菌、枯萎病菌和红腐病菌在PDA培养基上生长及黄萎病菌分生孢子的大小,促进黄萎病菌产孢和粗毒素分泌。

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。

转基因植物中Bt Cry2Ab蛋白的抗原表位特征预测

[目的]通过生物信息学方法了解转基因作物中Bt Cry2Ab蛋白的二级结构、三级结构、B细胞抗原表位及T细胞抗原表位等结构特征,为今后的抗体设计奠定基础。[方法]以在NCBI数据库中获得Cry2Ab蛋白序列为材料,应用DNAStar中的多种方法预测其B细胞表位,并通过在线预测软件NetMHCII 2.2分析Cry2Ab蛋白与MHC-II类分子的结合能力,从而预测其T细胞抗原表位。[结果]对Cry2Ab蛋白B细胞抗原表位的预测表明,Cry2Ab蛋白的第208～215区域是潜在的B细胞抗原表位;对Cry2Ab蛋白与MHC-II类分子结合能力的分析表明,Cry2Ab蛋白的第177～185区域、299～307区域和255～263区域是潜在的T细胞抗原表位,暗示含有HLA-DRB10101和HLA-DRB10701等位基因的人群对Cry2Ab蛋白更敏感。[结论]该研究有助于深入了解Cry2Ab蛋白的生物学特征,为完善转基因食品过敏原性的评估方法提供新线索。

转基因抗虫耐除草剂玉米瑞丰125 Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白的时空表达分析

玉米是我国最重要的粮食作物之一,虫害会造成严重的品质和产量损失,转Bacillus thuringiensis(Bt)基因抗虫玉米为玉米害虫的防治提供了新途径。转Bt基因抗虫玉米的抗虫性与外源杀虫蛋白表达量具有密切的关系,明确Bt杀虫蛋白在不同生育期和不同器官中的表达量,对害虫的综合防治和农业转基因生物安全管理具有重要意义。连续两年采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定了9个地点种植的瑞丰125不同器官中Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白表达量,对比分析了玉米拔节期(V6-V8)叶片、抽雄期(VT)雄穗、吐丝期(R1)叶片和花丝、成熟期(R4)叶片和籽粒的Bt杀虫蛋白含量,结果表明Bt杀虫蛋白表达量在不同玉米器官中差异较大。2年9个地点的数据整体上呈现出叶片中Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白表达量较高,而籽粒中Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白表达量较低的规律。9个地点种植的瑞丰125的Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白表达量有所差异,但差异整体较小。

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。

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。

复合性状转基因棉花杀虫蛋白表达量及对4种鳞翅目害虫的抗性

为了探讨复合性状棉花在长江流域对主要鳞翅目害虫的影响,本文以转Cryl Ac＋Cry2Ab2＋Cp4-epsps棉花Daiza24为材料,对其外源杀虫蛋白的时空表达及对棉铃虫、红铃虫、斜纹夜蛾、甜菜夜蛾4种主要鳞翅目害虫的抗性进行了测定.结果表明：CrylAc杀虫蛋白在复合性状棉花Daiza24和单价抗虫棉TaiD-5的各生育期不同组织器官中均能相对稳定地高表达,除铃期叶片外2个品种无显著差异.Daiza24各生育期不同组织器官中的Cry2Ab2杀虫蛋白含量高于Cry1 Ac蛋白.同时,随着棉花逐渐生长,两种杀虫蛋白在棉花繁殖器官中的含量出现逐步下降的现象.室内生物测定和田间调查结果表明,在2、3、4代棉铃虫发生盛期,Daiza24不仅对棉铃虫、红铃虫有较好的控制效果,而且对斜纹夜蛾和甜菜夜蛾等非靶标害虫也有较好的控制作用,其室内杀虫效果分别为74.81％～81.81％、76.14％～85.14％,显著高于当地主栽抗虫棉品种TaiD-5,这与其杀虫蛋白表达量基本一致.

Cry1Ac和Cry2Ab杀虫蛋白对粘虫幼虫生长发育的影响

【目的】为探究Bt杀虫蛋白对次要靶标害虫粘虫Mythimna separata (Walker)(鳞翅目:夜蛾科)的杀虫活性及对其生长发育的影响。【方法】本文通过浸叶法饲喂初孵及2龄末粘虫不同剂量的Cry1Ac及Cry2Ab杀虫蛋白后,观察其死亡率,称量幼虫重,并统计了幼虫历期、化蛹率、蛹重、蛹期、蛹的羽化率、畸形率等指标。【结果】初孵幼虫取食浸泡含16、64、128μg/mLCry1Ac及Cry2Ab的玉米叶片后,随着时间的延长及浓度的增加,死亡率逐渐增加,且Cry1Ac杀虫蛋白对粘虫的生物活性高于Cry2Ab蛋白,在128μg/mL浓度下,取食Cry1Ac和Cry2Ab蛋白13d时的死亡率分别达到了65%及60%。取食两种蛋白后,初孵幼虫和2龄末幼虫重量均受到显著抑制,短期取食两种蛋白对幼虫历期、化蛹率、蛹重、蛹期、蛹的羽化率、畸形率没有影响。【结论】取食Cry1Ac和Cry2Ab杀虫蛋白后,对初孵幼虫有很好的杀虫活性,且Cry1Ac杀虫活性高于Cry2Ab杀虫蛋白;短期饲喂两种杀虫蛋白时,对2龄粘虫后期生长影响不大。本文结果为转Bt基因作物更好的应用于粘虫的防治提供了理论基础。

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。