新一代杀虫晶体蛋白的研究与开发

    苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis, Bt)是一种分布广泛的革兰氏阳性土壤细菌。其主要杀虫机制是在生长过程中产生杀虫晶体蛋白(insecticidal crystal proteins, ICP)，可与鳞翅目几种害虫肠道上的受体蛋白特异性结合，导致肠壁弥漫穿孔，而与人体肠道上的组织不会发生作用。不同类型的杀虫晶体蛋白可分别高效控制棉铃虫、小菜蛾、玉米螟等多种农林业的重要害虫。
      Bt作为最成功的微生物杀虫剂在全球商品化已经超过60年。转Bt杀虫蛋白基因作物自1996年产业化以来，在全世界取得了巨大的成功。由此带动了Bt杀虫机理、抗性机理和风险评价等基础性的研究，带动了转基因作物培育过程中Bt杀虫蛋白的定性定量分析、产品质量检测等应用技术的发展。Bt的应用性研究和开发主要有两大方向。一是利用生物工程的方法对天然的Bt菌株进行改造，从而拓宽杀虫谱、提高杀虫活性、延缓抗性的产生等。二是将Bt毒蛋白基因转入其他植物从而得到抗虫作物，如抗虫的棉花、烟草、番茄、马铃薯、紫花苜蓿、大豆、玉米、水稻、白杨、油菜等都已获得成功，杀虫死亡率达50%~70%，开辟了抗虫育种新途径。
      目前全球已发现的Bt cry基因为460种，中国农科院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室就克隆了50余种，申请国家专利3项，国家发明专利20项，在新cry基因发掘、表达载体、蛋白纯化、遗传转化等方面达到国际先进、国内领先水平。
      正是依靠植物病虫害生物学国家重点实验室的技术优势，我们针对目前国内外抗虫转基因作物和Bt研究进展状况，研发出不同种类和纯度的Bt杀虫晶体蛋白，包括第一代转基因作物使用的Cry1Ab、Cry1Ac等蛋白，第二代基因表达产物Cry1Fa、Cry2Ab等以及当前我国转基因重大专项中使用的Cry1Ah、Cry1Ie、Cry2Aa、Cry1Ca 、Cry8系列等种类。这些杀虫晶体蛋白已广泛用于生物活性测定、害虫抗性种群汰选等研究。这种科研院所研究成果的技术转化，为Bt在中国植保领域的研究和开发提供了一定的技术支持和帮助。