转基因技术在水稻害虫防治中的应用总结.ppt

“ ” “ ” 2016 “ ” 转基因技术在水稻害虫 防治中的应用 制作人： xxx 一、概况 中国水稻虫害种类繁多，每年因虫害造成的产量损失占水稻总产的5%以上，给粮食生产带来了极大危害。 目前，控制水稻虫害最主要的方法是使用化学杀虫剂，但化学防治带来的环境污染、害虫抗性、生产成本提高和食用安全等问题日益凸显。培育自身高抗虫的水稻品种无疑是防治水稻虫害最经济最安全的策略 。 从已有的报道来看，仅依靠常规育种难以解决抗虫种质资源稀缺的问题，鉴于此，利用基因工程导入外源抗虫基因，培育抗虫转基因水稻越来越受重视 。 二、抗虫基因的种类 目前，常用于水稻抗虫性改良的外源基因主要有： 从苏云金芽孢杆菌( Bacillus thuringiensis，Bt) 中分离出来的杀虫晶体蛋白( insecticidal crystal protein，ICP) 基因与营养期杀虫蛋白( vegetativeinsecticidal protein，VIP) 基因。 从植物中分离出来的蛋白酶抑制剂( proteinase inhibitor，PI) 基因与外源凝集素( lectin) 基因。 2.1 Bt 抗虫基因 苏云金芽孢杆菌是一种革兰氏阳性土壤芽胞杆菌。 ICP本身不具有生物活性，又称为原毒素( protoxin) 原毒素被靶标昆虫取食后，在昆虫中肠的碱性环境中被降解为有毒的活性肽，并与昆虫中肠道上皮纹缘膜细胞上的特异受体相结合，引起细胞膜穿孔，破坏细胞渗透平衡，最终导致昆虫停止取食而死亡。 ICP由cry基因和cyt 基因编码。cry基因以其特异性作用于靶标害虫、对人畜安全等优点逐渐成为世界上研究最深入、应用最广泛的抗虫基因。 而VIP是Bt 分泌到细胞外的一种毒素蛋白，与已知的ICP没有序列同源性，杀虫机理不同，在一定程度上能克服多种害虫对ICP低敏感或不敏感的弊端，拓宽杀虫谱。 2.2 蛋白酶抑制剂基因 蛋白酶抑制剂( PI) 是植物防御系统中的重要成员。它的抗虫机理不同于Bt 杀虫蛋白，可与昆虫消化道内的蛋白消化酶相结合，形成稳定的酶抑制剂复合物，阻断或削弱蛋白酶的水解作用; 另一方面，酶抑制剂复合物可能作为一个负反馈信号使昆虫厌食 。 上述双重效应使昆虫降低对蛋白的利用率，减少食物的摄取量，最终由于缺乏必需的营养而发育不正常或死亡 。 相对Bt 杀虫蛋白而言，PI对昆虫的致死率较低，但它的抗虫谱更广，害虫不易产生抗性，这些优点使它成为仅次于Bt 杀虫蛋白而被广泛用于水稻抗虫性改良的外源蛋白。目前已从马铃薯大豆豇豆玉米等植物中分离纯化出多种PI基因或cDNA克隆。 2.3 植物外源凝集素基因 植物外源凝集素是一类具有高度特异性的糖结合蛋白 它被昆虫取食后，特异性地与昆虫消化道围食膜上的糖蛋白相结合，影响营养物质的正常吸收; 另一方面，在昆虫消化道内诱发病灶，促进消化道内细菌的繁殖，使昆虫得病或拒食生长停滞甚至死亡 。 与Bt杀虫蛋白相比，凝集素最大的应用价值在于它对Bt杀虫蛋白不能控制的同翅目害虫如褐飞虱、黑尾叶蝉表现出明显的抗性。 目前在抗虫转基因水稻方面应用最广泛的植物外源凝集素是雪花莲凝集素( GNA) ，它对人和哺乳动物的毒副作用极低。 除上述几种抗虫基因外，植物来源的核糖体失活蛋白( ribsomeinactivatingprotein，RIP) 基因和一些动物来源的杀虫基因也开始应用于水稻抗虫基因工程 。 三、抗虫转基因水稻存在的问题 目前，国内外抗虫转基因水稻研究虽然取得了丰硕的成果，但其潜在问题也日益凸显 主要表现在抗虫转基因水稻的抗性不强抗谱不广靶标昆虫易对其产生抗性( 耐受性) 安全性有待提高产量与品质有待改善等 。 发展趋势： 　　1. 修饰改造抗虫基因以提高表达量 2. 使用组织特异型或诱导型启动子以延缓害虫的抗性进化，提高食用安全性 3. 协同转化多个抗性基因以拓宽抗谱，延长使用寿命 4. 探索稳定高效安全的遗传转化技术 四、展望 抗虫转基因水稻研究取得了长足的进展，实用的广谱高抗水稻新品系有望在近年内培育成功但是，水稻作为全球一半以上人口的口粮，公众对转基因水稻的食用安全性环境安全性的顾虑和质疑较大 如果抗虫转基因水稻不能最终实现商业化生产，此项研究就失去了应用价值 。 令人鼓舞的是，为了最大限度地降低抗虫转基因水稻的安全隐患，研究