走近转基因 | 转抗虫基因作物的发展

随着生物技术的迅猛发展，围绕Bt的研究也不再局限于菌株的分离、鉴定、生产和发酵等，1981年科学家分离得到第一个编码杀虫晶体蛋白的cry基因，截至2015年底，已报道的Bt基因已经达到813种。自20世纪80年代中期开始，基于清晰的Bt蛋白的杀虫机制与广泛应用，科学家提出了应用植物基因工程手段进行抗虫转基因育种，把Bt基因直接转入植物细胞，这就像为植物打疫苗，使植物自己获得抗击虫害的能力。

在转Bt作物中，效果最好、应用最广的为抗虫棉。棉花生产受到害虫的严重危害，棉铃虫是棉花的天敌之一，棉花一旦被侵害，植株就会变黄、发蔫，甚至无法开花、吐絮，造成棉田减产，棉农减收。早期，人们防治棉铃虫主要以化学农药喷施为主，但长期使用会使害虫产生抗药性，且农药对人体有害，容易中毒，对环境也会造成严重污染。1987年，美国Agracetus公司首次报道将外源Bt杀虫蛋白基因转入棉花。1990年，美国孟山都公司将Bt CrylA基因转入柯字312棉，后经进一步研究和改进，成功地培育出了多个转Bt基因抗虫棉品种，最后大面积种植。1997年，美国种植了100多万公顷抗虫棉，平均增产7%。我国是继美国后世界上第二个培育出抗虫棉的国家，抗虫棉的应用遍布全国，已经全面替代了进口品种。多年的农田试验表明，转基因棉花使棉花杀虫剂等化学农药的使用量减少了40%~60%，化学农药大量减少，降低了对环境的污染，也减少了人畜中毒事件的发生，同时也减少了农药对与棉花间作套种作物的污染，提高了这些作物的安全性，这更有利于棉花立体种植，降低植棉成本，增加效益，形成良性循环。到目前为止，除了棉花、玉米、水稻等常见大田作物外，Bt基因也成功转入了马铃薯、番茄、杨树等农作物和林木中。

具有抗虫能力的基因并不限于Bt中的cry系列基因，科学家还发现了其他抗虫基因。另外，科学家正致力于研究转基因抗虫作物的新策略。德国科学家开发了RNA干扰策略，此策略生产出的抗虫转基因马铃薯没有转入外源蛋白，只在叶绿体或者其他质体内转入一种双链RNA，就可以特异性地干扰不同害虫的不同基因，影响害虫的生长发育。目前已在棉花、玉米、水稻、大豆、马铃薯、番茄、烟草、葡萄、油菜、甜菜、向日葵等多种作物上进行了试验。

作者：孙眉