綜述環(huán)境脅迫對(duì)Bt作物效應(yīng)的影響（2020.1.31 Plant Biotechnology Journal）

蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis，Bt）是一類革蘭氏陽(yáng)性土壤菌，普遍存在于自然界的各種生態(tài)系統(tǒng)中。Bt在芽孢形成過(guò)程中產(chǎn)生的具有殺蟲活性的伴孢晶體（ICP），這是Bt的一個(gè)重要特征。Bt殺蟲特性也主要由ICP決定，ICP主要由Cry和Cyt兩種蛋白基因編碼，不同的Bt菌株可以產(chǎn)出的ICP包含不同的Bt毒素，比如Bt菌株HD-73只產(chǎn)生包含Cry1Ac的毒素，而另一個(gè)菌株HD1則可以產(chǎn)生五種不同的Cry毒素。

Bt毒素只對(duì)靶標(biāo)害蟲有殺蟲活性，能夠用來(lái)防治鱗翅目、鞘翅目、同翅目及膜翅目的一些昆蟲，甚至對(duì)螨類和原生動(dòng)物也能起到一定程度的殺蟲效果，而對(duì)人畜和其他非靶標(biāo)天敵昆蟲無(wú)害，同時(shí)在自然界中容易降解，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，在農(nóng)業(yè)害蟲防治及人類公共衛(wèi)生疾病防控上具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

Bt作物已經(jīng)商業(yè)化種植20多年了，它們已被證明在控制目標(biāo)害蟲方面非常有效。然而，Bt作物在各種形式的環(huán)境脅迫下會(huì)變得低效，這一領(lǐng)域的大多數(shù)研究都考慮了環(huán)境脅迫對(duì)Bt殺蟲蛋白水平或目標(biāo)害蟲死亡率的影響，但沒有同時(shí)考慮兩者，導(dǎo)致缺乏相關(guān)機(jī)理分析。近日西班牙萊達(dá)大學(xué)農(nóng)業(yè)技術(shù)中心作物與森林科學(xué)系Paul Christou團(tuán)隊(duì)在Trends in Plant Science上在線發(fā)表了題為“The Impact of Environmental Stress on Bt Crop Performance”的綜述，在這篇綜述中，作者批判性地回顧了以前關(guān)于環(huán)境脅迫對(duì)Bt作物有效性影響的研究。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，以往大量的研究數(shù)據(jù)不足以可靠地預(yù)測(cè)極端氣候條件下Bt作物的表現(xiàn)。

在該文中作者提到，Bt作物控制害蟲的有效性在很大程度上歸因于各種環(huán)境脅迫引起的Bt毒素水平的波動(dòng)。而目前的數(shù)據(jù)表明，Bt基因的下調(diào)并不總是降低Bt毒素的水平，而低水平的Bt毒素并不總是降低Bt作物對(duì)靶標(biāo)害蟲的有效性。

在Bt作物中，Bt殺蟲蛋白水平隨著溫度升高、鹽度升高、干旱和二氧化碳濃度升高而下降。環(huán)境脅迫對(duì)表達(dá)多個(gè)Bt基因的Bt作物有效性的影響比較缺乏，因?yàn)槠駷橹?，除了兩份?bào)告外，所有的報(bào)告都考慮了表達(dá)單一Bt基因的作物，而在商業(yè)Bt品種中，疊加Bt性狀變得越來(lái)越普遍。植物次生代謝物對(duì)Bt作物的影響程度還不清楚，盡管有幾種代謝物被認(rèn)為是一種應(yīng)激反應(yīng)。這些代謝產(chǎn)物可能獨(dú)立與害蟲發(fā)生相互作用，也可能與Bt殺蟲蛋白發(fā)生協(xié)同或拮抗作用，但這些相互作用是直接的還是間接的尚不清楚，其作用機(jī)制尚未被研究。眾所周知，各種脅迫因素會(huì)影響昆蟲的適應(yīng)能力，包括殺蟲劑和高溫，而在Bt作物環(huán)境試驗(yàn)中，環(huán)境脅迫對(duì)昆蟲的直接影響通常被忽視。

作者表示：目前我們對(duì)環(huán)境因素如何影響B(tài)t作物有效性的理解不足以可靠地預(yù)測(cè)Bt作物在未來(lái)環(huán)境情景中的表現(xiàn)，需要進(jìn)行進(jìn)一步的多學(xué)科研究，考慮環(huán)境脅迫對(duì)植物和害蟲的影響，以及植物和害蟲之間的相互作用，以產(chǎn)生可靠和可靠的數(shù)據(jù)，進(jìn)而制定有效的戰(zhàn)略和政策，以便在具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境條件下繼續(xù)受益于Bt技術(shù)。