这是农科院植保所植物病毒害国家实验室他们发现的33个基因里的一部分,这是这些基因的登记号和它们的结构等等。
下面我举一个例子,就是干预其中的一个基因就是Cry8,这个基因,过去大家知道,是对地下害虫非常有效。特别是搞植物保护的代表,大家都知道,在相当长时间里,我们非常重视地上害虫的控制,特别是大豆害虫防治,忽视了地下害虫的防治,所以最近几年地下害虫的发生是相当的严重。
就拿金龟子来讲,这是它的成虫,在我们国家危害比较大的金龟子种群,特别是在华北地区有四种,一种叫黄褐金龟子,一种叫铜绿金龟子,一种叫大黑金龟子,一种叫暗黑金龟子,生物农药对这些害虫没有办法。农科院植保所科技人员他们系统地查阅了这方面的资料,发现以往报道的一些基因还十分有限,对某些金龟因子没有效果,与河北农科院合作,首先建立了一个大规模饲养和进行生物测定的方法,金龟子的饲养是很麻烦的,他们已经把这个方法突破了。从我们搜集到的大量菌株里面,我们发现有一些菌株含有Cry8的基因,这个Cry8的基因里,我们运用了Pcr—rflp的手段,发现在菌株中有不同的基因,分别对刚才讲的那几种有效,过去国外发现CryA、B、C、D四种,它们现在又增加了E、F、G,包括可能最近要公布的H。这个就是8Ea基因克隆的过程,这个基因和以往报道的基因同源性差别很大,完全是一个新的基因,结构和功能有新的特点。
生物测定的结果表明,Cry8Ea特别是对暗黑金龟子有效,大家可以看到这个效果是非常明显的。
用类似的方法,到目前为止,他们找到了四种,这里面就是Cry8Ca2、cry8Ea1、cry8Fa1、cry8Ga1,特别是BEa1和8Fa1和Cry8Ga1这些已经申请了我们国际的发明专利。考虑到金龟子的防治,特别是它的幼虫在地下活动,怎么才能有效的提高它的防治效果,如果做成菌剂的话,可能有问题,因为在土壤里很难接触到它,所以后来我们尝试了用转基因的途径,把它转到植物里面去,看它能不能在植物里面长时间表达,所以我们就构建了一个植物的表达载体,特别是应用了一个根,只让它在根部表达,这样的话,金龟子就会致死。这个显示了我们室内实验室的结果,大家看到,这是转基因的烟草,所以我们拿它作为一种试材,这是有转基因的,没有转基因的很大的特点就是根系受到极大的破坏,而转基因的根系是完整的,在地上也有很大的差别,这个实验证明这条路子是可以走的。而且将来我们防治,可能主要是靠转基因来防治。
我想转入第二个例子,就是我们怎么样通过基因的遗传操作,来扩大苏云金芽孢杆菌制剂的杀虫范围。在这方面华中农业大学也是做了很多工作的。他们在克隆了第一个基因的基础之上,后来就通过基因的一个定向表达载体,把CryEaC10P20基因弄到一起,转到YBT1520,改造后对棉铃虫的防治有明显的提高,尽管是一个基因工程的微生物,但还是得到了我们国家基因安全委员会的批准,现在已经开始生产、应用。
植保所的科学家走了另外一条路,他们把对鞘翅目BT基因和鳞翅目BT的基因连在一起,BT22是对鞘翅目有效的,G03是对鳞翅目有效的。还使用了另外一个UV17是采用Cry1BA3,从这个图里面大家可以看到,这个图鞘翅目有效的基因蛋白是方形的,在新的基因里面有方形的。对鳞翅目有效的晶体是菱形,同样有菱形的基因。这个里面同样含有两种不同形状的蛋白基因,说明这个转化是成功的。进一步的生物测定,也表明新的菌株对棉花棉铃虫、夜蛾效果都很好,无论室内或者是田间实验都有非常好的效果,扩大了杀虫的范围,这个是田间实验,对夜蛾都有很好的作用。
马铃薯甲虫是一个外来入侵的生物体,这几年在不断的蔓延,对马铃薯对茄科植物都是一个很大的威胁。
下面我再转入第三个例子,就是我们把BT基因转入我们国家的重要作物——棉花,培育抗虫棉。我想抗虫棉这几年在各个媒体上,或者各个方面讲得很多了。我今天主要是想借这个日子再进一步的谈一下苏云金芽孢杆菌基因操作、基因改良对我们农业生产上能起多大的作用,从这个例子可以看得更清楚。
这是棉铃虫,是咱们在三大农业棉区的一个主要害虫。曾经在90年代,造成巨大的危害。现在,当然有了很好控制,可是并没有绝禁,还是生产上一个重要的病虫对象。中国农科院生物技术研究所为主的科研单位,他们把苏云金芽孢杆菌Cry1A作了改良,同时考虑把这个基因和另外一种基因,叫做豇豆与蛋白酶制剂,做成一个双架的基因,通过高效的植物表达载体,把它导入棉花,棉花转化的过程非常有中国特色,就是所谓的花粉管导入方法。它的具体操作是在棉花开花后16个—24个小时之间,当棉花花瓣已经开始变色时,把花瓣去掉以后,露出幼嫩的子房,把我们已经构建好的基因转化表达的载体,打入幼嫩的子房,这样,基因就在它的胚囊发育过程中和它的生殖细胞整合。


