当前课程知识点：基因工程 > 第六章 基因工程应用 > 6.2 基因工程的应用--农业 > 6.2.2 苏云金杆菌的bt毒蛋白-教你生产出一种具有抗虫害能力的植物
大家好
接下来给大家介绍基因工程技术
在农业中应用的第二个例子
Bt抗虫转基因作物
或许大家已经通过其他渠道听说过Bt
以及关于Bt作物的一些争议性话题
那么Bt这两个英文字母指的是什么
为什么会产生Bt作物
人们又为什么会对此有争议
相信大家从我接下来所讲的内容中
能找到这些问题的答案
大家可能有所了解
在农作物的种植过程中
会有各种各样的昆虫或害虫
对植物的植株或果实造成破坏
造成农作物减产
为了保证作物的收成
人们需要在整个作物生长过程中
使用杀虫剂不断地与害虫进行斗争
过去这种斗争是依靠化学方法实现的
但是杀虫剂不仅消灭了害虫
也杀死了其他很多昆虫
因而影响了敏感的生态学平衡
也会逐渐毒害其他生物
如以昆虫为食的鸟类
最终杀虫剂残留物
会通过食物链进入人类的食物中
而遍布世界的害虫却产生了抗性
为了消灭它们
人们会增加农药量或者使用新的杀虫剂
这就导致了一个恶性循环
比如在玉米的种植过程中
玉米蛀虫和玉米根蛀虫
是对玉米危害性最大的害虫
种植者每年在杀虫剂上的花费
达数十亿美元
但对害虫的控制仍然存在困难
玉米蛀虫的幼虫孵化出来以后以叶轮为食
最后转移到茎孔中化蛹
从而逃脱了杀虫剂的作用
只有在幼虫孵化出来到它们在
茎中化蛹之前的2到3天之内喷洒农药
才能对玉米蛀虫起到很好的控制作用
而根蛀虫已经对各种农药产生了抗性
作为农药的补充
作物轮种是控制玉米根蛀虫的
最广泛使用的方法
但玉米根蛀虫的一个变种
已经进化出能够抵抗作物轮种的方法
在欧洲这两种害虫
每年各自会造成至少10亿美元的损失
因此它们被称作“十亿美元的虫害”
再比如在棉花的种植过程中
导致棉花产量下降的主要害虫是
棉铃虫和蚜虫
如果控制效果不佳
这两种害虫会导致减产67%
在美国棉花是杀虫剂的主要市场
90%的棉田都使用了杀虫剂
防治棉铃虫 烟草蚜虫
粉棉铃虫的平均花费
通常占美国棉花种植者在杀虫剂方面
成本的60%到70%
另外棉铃虫和蚜虫产生了
针对有机磷酸盐 合成除虫菊酯
氨基甲酸酯等杀虫剂的抗性
为害虫控制提出了更严峻的问题
寻找新的消灭害虫的方法已经势在必行
科学家在德国图林根州
发现了一种叫苏云金芽孢杆菌的细菌
这是一种土壤细菌
在其孢子体形成过程中
可产生一种原毒蛋白
也叫做 δ-内毒素
当δ-内毒素进入敏感害虫的中肠后
可被其中的蛋白酶剪切成具有活性的毒蛋白
这些大小为60到65 道尔顿的
有毒多肽很快就和害虫肠道上皮细胞结合
随后 毒性蛋白迅速穿过中肠上皮细胞的
膜结构并形成不可恢复的孔洞
进而导致害虫的肠道受损
停止进食直至死亡
经过几年的试验
科学家发现苏云金芽孢杆菌
有很好的除虫作用
请大家看一下
苏云金芽孢杆菌的拉丁文名的拼写方法
其首字母缩写就是Bt
因此人们开始把由苏云金芽孢杆菌
产生这个可导致害虫死亡的原毒蛋白
称为Bt蛋白或Bt毒蛋白
编码该蛋白的基因称为Bt基因
一开始人们是通过将苏云金芽孢杆菌
在生物反应器中大量培养
做成生物制剂来使用
一吨的微生物产物足够消灭
740英亩有虫害的森林 甜菜地
棉地或水果种植园
随着基因工程技术的发展
转基因的Bt作物产生了
在美国Bt作物是通过生物技术方法
获得的第一批作物
Bt 毒蛋白基因家族包括140多个基因
可分为24大类
不同的Bt毒蛋白对不同的害虫
具有很强的特异性
Bt作物就是通过将一种或几种Bt基因
转入作物中所形成
从而使作物对一些特定的害虫
有特异的抗性
目前获得的Bt转基因抗虫作物包括了
棉花 玉米 大豆 水稻等10多种主要作物
Bt作物的优点有如下几方面
一 Bt作物能够针对目标虫害
提供高效的自我保护
其保护水平至少不低于
之前使用的虫害控制强度
与化学杀虫剂不同
Bt作物的抗虫能力是内在的本质属性
并且能够持续作用一个季节
对虫害的保护也有所强化
因此能增加产量
二 降低了杀虫剂的需求
从而降低了使用农药的成本
增加了收益
三 由于Bt植物本身的抗虫性
减少了化学类农药的使用
一些杀虫剂的停用
使栖息在田间的益虫得以存活
这样也提供了对害虫的次级控制
最后我们再来了解一下
如果食用了Bt作物的粮食
是否会对人体有害这个问题
从原理上讲Bt蛋白对人体是无害的
因为我们人体内不含有能够把原毒蛋白
剪切形成毒性蛋白的消化酶
关于Bt转基因作物就介绍到这里
谢谢大家
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