抗蟲棉的抗蟲基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法

尉景原

摘 要：從我國(guó)的棉花種植經(jīng)驗(yàn)可知，影響棉花產(chǎn)量的因素主要是蟲害問(wèn)題。與各類蟲害防治措施相比，研發(fā)并應(yīng)用抗蟲棉可以有效促進(jìn)棉花產(chǎn)量的提升。抗蟲棉的良好抗蟲性能是由基于抗蟲基因產(chǎn)生的。本文從抗蟲基因的種類入手，對(duì)抗蟲棉的抗蟲基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法進(jìn)行分析和研究。

關(guān)鍵詞：抗蟲棉；抗蟲基因；導(dǎo)入方法；受體細(xì)胞

中圖分類號(hào)：Q343 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）05-0211-01

抗蟲性的產(chǎn)生能夠有效提高棉花的產(chǎn)量?？瓜x性可以通過(guò)抗蟲基因向抗蟲棉受體細(xì)胞的導(dǎo)入獲得。目前常用的導(dǎo)入方法相對(duì)較多，為了幫助棉花種植戶實(shí)現(xiàn)增收目的，可以利用適宜的導(dǎo)入方法，對(duì)棉花植株進(jìn)行合理優(yōu)化。隨著蟲害問(wèn)題發(fā)生概率的降低，植株所獲棉花的質(zhì)量也會(huì)發(fā)生相應(yīng)提升。

1 抗蟲基因的種類

從整體角度來(lái)講，抗蟲基因的種類主要包含以下幾種：

1.1 外源凝集素抗蟲基因

這種抗蟲基因?qū)γ藁ㄖ仓甑谋Ｗo(hù)作用主要通過(guò)以下幾種途徑產(chǎn)生：第一，當(dāng)害蟲吞食外源凝集素基因之后，其消化道內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生病灶，進(jìn)而引發(fā)害蟲的死亡；第二，害蟲吞食這種基因之后，該基因可以與害蟲腸道中的糖蛋白結(jié)合起來(lái)，抑制害蟲對(duì)棉花植株中營(yíng)養(yǎng)成分的吸收[1]。

1.2 蛋白酶抑制劑抗蟲基因

這種抗蟲基因的抗蟲作用機(jī)理為：蛋白酶抑制劑抗蟲基因能夠與害蟲體內(nèi)的蛋白消化酶結(jié)合在一起，通過(guò)相互作用產(chǎn)生EI，進(jìn)而抑制害蟲體內(nèi)消化酶水解作用的產(chǎn)生，使得害蟲產(chǎn)生厭食反應(yīng)，最終死亡。

1.3 Bt基因

這種抗蟲基因是我國(guó)抗蟲棉植株受體細(xì)胞中最常用的受體細(xì)胞導(dǎo)入基因。這種基因的抗蟲效果是通過(guò)內(nèi)毒素伴孢晶體蛋白產(chǎn)生的。當(dāng)棉花植株上的害蟲吞食這種蛋白之后，其體內(nèi)上皮細(xì)胞及各種器官會(huì)被破壞，進(jìn)而引發(fā)害蟲的死亡。這種抗蟲基因的導(dǎo)入應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于：其安全性較高，且專一性相對(duì)較好。在我國(guó)的抗蟲棉研發(fā)過(guò)程中，這種基因的應(yīng)用時(shí)間最早[2]。

2 抗蟲棉的抗蟲基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法

目前我國(guó)常用的抗蟲棉的抗蟲基因?qū)胧荏w細(xì)胞方法主要包含以下幾種：

2.1 子房注射基因轉(zhuǎn)化法

這種導(dǎo)入方法通常被應(yīng)用于Bt基因向抗蟲棉受體細(xì)胞的導(dǎo)入中。這種導(dǎo)入方法的應(yīng)用步驟主要包含：（1）基因轉(zhuǎn)化步驟：當(dāng)實(shí)驗(yàn)研究棉花開花授粉之后，需要在20-28h時(shí)間范圍內(nèi)（棉花的花冠顏色從白色變?yōu)榧t色即可進(jìn)行操作），利用微量注射器將實(shí)驗(yàn)材料Bt基因溶液沿著子房頂部位置緩慢注入棉花的子房中。通過(guò)這一操作，Bt基因可以沿著棉花花粉管的通道逐漸流入胚珠中，對(duì)其中的受體細(xì)胞產(chǎn)生基因轉(zhuǎn)化作用。以往轉(zhuǎn)化經(jīng)驗(yàn)表明，微量注射器的注射操作可能引發(fā)棉花幼鈴在后續(xù)生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)生脫落。為了避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象，需要在該步驟中，將濃度為50mg/kg的赤霉素溶液均勻涂抹于棉花鈴柄的底部位置[3]。（2）抗蟲棉植株抗蟲性檢測(cè)步驟：為了判斷導(dǎo)入Bt基因后棉花植株的抗蟲效果，可以利用整株飼喂法進(jìn)行植株抗蟲性檢測(cè)判斷。具體的處理流程為：將利用Bt基因處理過(guò)的棉花種子置于鏈霉素及多菌靈混合溶液中浸泡12h。這種措施能夠起到降低棉花植株苗期病害發(fā)生率的作用。浸泡操作完成之后，在溫室環(huán)境中的苗床上播種一定數(shù)量的棉花種子。當(dāng)棉花幼苗生出一片真葉子之后，用濕潤(rùn)的毛筆尖蘸取7頭左右處于已孵化狀態(tài)1-2d的棉鈴蟲，分別對(duì)每株轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉植株進(jìn)行接種。3-5d后，觀察轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉的抗蟲性。如果苗床中產(chǎn)生被棉鈴蟲咬壞的植株，需要將其從苗床中拔除，并將剩余具有抗蟲性的棉花植株移栽到較大的土壤空間中。在這個(gè)步驟中，棉花抗蟲性的計(jì)算需要通過(guò)棉鈴蟲的死亡率來(lái)完成：通過(guò)棉鈴蟲的死亡率低于60%，則屬于低抗水平；如果死亡率處于60%-80%之間，則表明該棉花植株屬于中抗水平；如果棉鈴蟲死亡率高于80%，則表明該棉花植株處于高抗水平（抗蟲性最好）。（3）PCR分析步驟：棉花植株的PCR分析需要在植株展開嫩葉的狀態(tài)下完成。該步驟需要的材料為：棉花植株嫩葉1.0g、各類Bt基因引物1.0μmol/L、各類dNTP0.2mmol/L、氯化鎂溶液1.5mmol/L、植株DNA20ng。將其分別置于依次置于95℃、94℃，最終停滯于72℃保溫狀態(tài)。

2.2 細(xì)菌介導(dǎo)法

這種導(dǎo)入方法是指，將相關(guān)細(xì)菌作為介質(zhì)，利用一定的處理措施提高細(xì)菌本身的細(xì)胞壁通透性，將含有各類抗蟲基因，如Bt基因、蛋白酶抑制劑基因等的重組質(zhì)粒進(jìn)入棉花植株的受體細(xì)胞中。在這種情況下，被導(dǎo)入抗蟲基因會(huì)隨著棉花植株受體細(xì)胞的逐漸繁殖進(jìn)行復(fù)制，進(jìn)而幫助被導(dǎo)入棉花植株產(chǎn)生良好的抗蟲性。這種導(dǎo)入方法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于：可以利用細(xì)菌的較快繁殖速度快速獲得大量抗蟲基因，進(jìn)而提高整個(gè)導(dǎo)入操作的效率。

3 結(jié)語(yǔ)

具有抗蟲性的抗蟲基因主要包含Bt基因、外源凝集素基因、蛋白酶抑制劑基因等。就我國(guó)目前的抗蟲棉研發(fā)經(jīng)驗(yàn)可知，常用的抗蟲棉的抗沖基因?qū)κ荏w細(xì)胞的導(dǎo)入方法主要包含子房注射基因轉(zhuǎn)化法、細(xì)菌介導(dǎo)法等。導(dǎo)入方法的應(yīng)用可以有效提高棉花的產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)

[1]李付廣.雙價(jià)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的獲得及其抗蟲性與生理生化特征[D].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2003.

[2]謝德意，房衛(wèi)平，唐中杰.棉花遺傳轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展及其應(yīng)用[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，11：5-12.

[3]呂淑平，郭小平，趙元明.轉(zhuǎn)基因抗蟲棉Bt基因?qū)雽?duì)受體材料農(nóng)藝性狀的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2004，03：36-37.