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近年来,随着转基因作物种植面积的不断加大,昆虫产生抗性的问题已引起广泛关注。延缓抗性产生的策略很多,其中最常用的是“高剂量/避难所”策略,但是由于国内农业的实际情况,“高剂量/避难所”策略很难在我国得以实施,“多基因”策略则为我们治理抗性产生的问题提供了一条新的途径。
BtcrylAh基因是从苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)菌株BT8中克隆的新型杀虫蛋白基因,其编码蛋白对鳞翅目害虫的杀虫活性强于目前使用的crylA类基因,而crylIe基因是另一个具有自主知识产权的Bt杀虫基因,其编码蛋白对敏感玉米螟和抗性玉米螟均有一定毒力。同时,crylIe与crylA类基因无交互抗性,将crylAh和crylIe基因构建到同一表达载体中,能够更为有效地克服现有Bt基因同源性高、种类单一、昆虫对Bt蛋白产生抗性等问题,以期获得抗虫性更好的玉米新品种。
本研究构建了三个分别含有crylAh单基因,crylIe单基因及crylAh和crylIe双基因的植物表达载体,通过MluⅠ酶切回收三个表达盒片段,利用基因枪法转化玉米愈伤组织,以2mG2-epsps为筛选标记基因,以草甘膦异丙胺盐作为筛选剂,共得到了48株再生植株,其中PCR阳性的有37株,分别属于20个转化事件。通过T0和T1代PCR和Southern blot检测,证明了crylAh和crylIe基因已经整合到玉米基因组中,并稳定遗传。通过RT-PCR、Western blot和ELISA分析,证明了两个基因能够正确的转录和表达。在不同的转基因株系中CrylAh蛋白的表达量有所差异,而携带有crylAh和crylIe基因的转基因玉米中CrylAh蛋白的表达量与仅含有crylAh基因的植株中CrylAh蛋白的表达量无显著差异。田间生物活性检测结果显示,携带有crylAh和crylIe双基因的转基因玉米田间抗虫性要好于携带单基因的转基因玉米,可见两种Bt基因在转基因玉米中能够协同作用,携带两种Bt基因的转基因植株比仅含其中一个基因的转基因植株对玉米螟有更好的抗虫性。另外,本研究采用的是基因枪片段转化的方法,避免了多余的载体骨架序列进入受体材料,提高了转基因作物的生物安全性,为进一步培育抗虫玉米新品种提供了参考。