转基因抗虫棉研究现状

转基因抗虫棉研究现状与展望

摘要；棉花生长周期长、虫害多，造成的损失非常严重。据统计，在转基因抗虫棉商品化之前，全球每年用于防治棉花虫害的费用高达20亿美元，约占所有农作物防虫费用的四分之一。[1]传统的化学农药防治棉铃虫不仅费用高，且已引发了棉虫的抗药性，同时化学杀虫剂的过量使用也带来了环境污染的问题，而转基因植物所产生的杀虫蛋白主要是通过抑制害虫消化等生理功能而达到抗虫的目的。关键词：转基因抗虫棉花研究进展

棉花生长周期长、虫害多，造成的损失非常严重。据统计，在转基因抗虫棉商品化之前，全球每年用于防治棉花虫害的费用高达20亿美元，约占所有农作物防虫费用的四分之一。[1]传统的化学农药防治棉铃虫不仅费用高，且已引发了棉虫的抗药性，同时化学杀虫剂的过量使用也带来了环境污染的问题，而转基因植物所产生的杀虫蛋白主要是通过抑制害虫消化等生理功能而达到抗虫的目的。

然而，随着转基因抗虫棉在世界范围的发展，也不断涌现出一些问题，如棉花质量问题，抗虫性持久问题，对生态环境安全问题等。

1、抗虫基因分离与转基因棉花植株获得

用于植物抗虫基因工程研究的基因很多，但并不是所有的基因均可用于转基因抗虫基因抗虫棉的培育，而应根据棉花自身受害虫的危害情况，有针对性地选择那些对棉花害虫具有较强杀伤作用的基因。综观国内外的研究现状，目前已用于或正在用于转基因抗虫棉培育的基因主要有以下几类：

1．1 苏云金芽孢杆菌素蛋白基因（Bt基因） Bt制剂作为一种生物杀虫剂在农业上应用已有30余年的历史，虽然它具有专一性强、效果好、对人畜安全等优点，但在自然界被阳光钝化、雨水冲淋，从而限制了其在生产上的广泛应用。

1．2蛋白酶抑制剂基因植物蛋白酶抑制剂是自然界含量最为丰富的蛋白种类之一，它广泛存在于植物的各种组织及器官中，其中以种子与块茎中的含量最高，可达总蛋白含量的1%-30%。蛋白酶抑制剂的种类很多而且自身特点较多。首先，从杀虫机理上看，其基因产物作用于昆虫消化酶的活性中心，这是酶的最保守部位，突变的可能性很小，基本上可以排除害虫通过突变产生抗性的可能；其次，蛋白酶抑制剂的抗虫谱广泛;另外，蛋白酶抑制剂来源于植物自身，对人畜无害。但是蛋白酶抑制剂基因要想达到理想的抗虫效果，就必须要求转基因植物蛋白酶抑制剂的表达量远远高于转Bt基因植株的表达量，这也给抗虫基因工程带来了一定的困难。

1．3外源凝集素基因外源凝集素是一组广泛存在于植物组织中的蛋白质成分，在储藏器官和繁殖器官中的含量尤其丰富。

1．4其它抗虫基因的研究及利用除上面所讲述的几种抗虫基因外，人们还在不断探索新的抗虫基因，以便创造出更多更好的抗虫转基因作物。

1．5不同基因抗虫性的比较在目前转化植物成功获得转基因抗虫植物的多种基因中，Bt抗虫基因是使用最广泛也是最有效的基因，因而到目前为止在生产上使用的转基因抗虫植物大多是转Bt抗虫基因植物，这是因为Bt基因表达产生的δ-内毒素对棉铃虫等多种害虫具有很强的毒杀作用，再加上经过人们的不断修饰和改造现已能使该基因在植物体内达到高水平的表达。

2.抗虫基因的转化方法

2.1 农杆菌质粒介导法

土壤农杆菌是一种能侵染多种双子叶植物的细菌，它体内含有一些很大的质粒，统称Ti质粒。在Ti质粒上有一段DNA，称为T-DNA，土壤农杆菌有二个种：根癌农杆菌和发根农杆菌。它们均能向植物细胞转移其质粒上的一段DNA即T-DNA，T-DNA上含有一些致瘤基因。使被侵染的植物产生肿瘤。即冠瘿瘤。T-DNA可整合

到植物细胞核基因组中，并能稳定遗传。农杆菌质粒介导法的优点在于可靠性强、效率高，但只有外植体能再生的职子叶植物才能采用。

2.2 花粉管途径导入法

这是由周光宇最先提出并设计的技术一外源DNA直接导人受体的花糟管途径导人法，即在植物白花受精一段时间后，把DNA注入受体花器，使其沿花粉管通道进入胚囊，从而转化受精细胞或早期胚细胞。其优点是：简便易行，避免了植物再生的困难，对数量性状的转化较为有效；不足是：导人重复数大，转化机理尚未完全明了，转化体检测存在一定困难。

2.3 粒子轰击法

粒子轰击法，又称基因枪法。该方法的受体不受植物种类、器官等限制，特别用于农杆菌不能感染的单子叶植物，但可靠性较差、转化频率较低。

2．4其它转化技术

用于植物转基因工程的转化技术通常还有PEG介导转化法、电穿孔法、病毒介导转化法、超声波法、微注射法、脂质体法等，这些方法各有千秋，但很少用于棉花抗虫基因工程研究。

3、转基因抗虫棉目前存在的问题转基因抗虫棉的抗虫性已引起了人们的广泛重视，以此为基础的转基因抗虫棉的培育和推广已取得了很大的进展，但目前的转基因抗虫棉还存在着以下几方面的问题:

3．1转基因抗虫棉的产量有待提高目前我国培育出的转基因抗虫棉的产量与常规优良品种相比较显得偏低。

3．2转基因抗虫棉的抗虫范围有待拓宽据统计为害棉花的害虫大约有几十种，而目前种植的转基因抗虫棉仅只对棉铃虫等少数害虫具有毒杀作用。

3．3 害虫对转基因抗虫棉的抗性问题这是人们最为担心的问题，已有实验证明棉铃虫对Bt棉的忍耐性比先前提高了十余倍，若任其发展大约需要80年的时间，棉铃虫就有可能对现在种植的转基因抗虫棉产生抗性。因此应尽早进行这方面的研究，以寻求阻止或延缓产生抗性的对策和措施。

4、转基因抗虫棉研究发展趋势

4．1采用复合育种技术提高转基因抗虫棉的产量和品质

4．2转基因抗虫棉的杂种优势利用以抗虫棉为亲本，利用棉花的杂种优势，培育高产优质的抗虫杂交棉新品种，在现阶段某种程度上可以弥补转基因抗虫棉产量偏低等方面的问题。

4．3筛选新的抗虫基因，培育新的转基因抗虫棉品种

4．4复合抗性品种的培育

4．5重视外源与内源抗虫系统间的协调性，加强现代基因工程与传统抗虫育种相结合

4．6加强转基因抗虫棉栽培管理配套技术的研究

4．7加强转基因抗虫棉田病虫害综合防治技术研究工

参考文献：

1.闫新甫主编.转基因植物[M].北京：科学出版社，2003，294－299.

2.何团结.我国棉花转基因目标性状研究进展及其利用[J].中国农业科技导报，

2005，7（6）：20-24.

3.高非.我国转基因棉花的发展状况及存在的问题[J].中国测试，2009，35（6）：

106-109.

4.郭三堆，倪万雄，徐琼芳.编码杀虫蛋白质融合基因和表达载体及应用.199

5.

（中国专利）专利号：ZL995119563.8，C12N15/32.

5.祝水金，季道藩.棉花抗虫基因工程研究进展[J].生物工程进展，1996，16

（1）：36-39.

许键，罗淑萍，喻梅辉.抗虫棉的基因工程研究及其策略[J].新疆农业大学学报，