抗蟲棉的抗蟲基因導入受體細胞的方法

尉景原

摘 要：從我國的棉花種植經驗可知，影響棉花產量的因素主要是蟲害問題。與各類蟲害防治措施相比，研發并應用抗蟲棉可以有效促進棉花產量的提升。抗蟲棉的良好抗蟲性能是由基于抗蟲基因產生的。本文從抗蟲基因的種類入手，對抗蟲棉的抗蟲基因導入受體細胞的方法進行分析和研究。

關鍵詞：抗蟲棉；抗蟲基因；導入方法；受體細胞

中圖分類號：Q343 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）05-0211-01

抗蟲性的產生能夠有效提高棉花的產量。抗蟲性可以通過抗蟲基因向抗蟲棉受體細胞的導入獲得。目前常用的導入方法相對較多，為了幫助棉花種植戶實現增收目的，可以利用適宜的導入方法，對棉花植株進行合理優化。隨著蟲害問題發生概率的降低，植株所獲棉花的質量也會發生相應提升。

1 抗蟲基因的種類

從整體角度來講，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

這種抗蟲基因對棉花植株的保護作用主要通過以下幾種途徑產生：第一，當害蟲吞食外源凝集素基因之后，其消化道內部會產生病灶，進而引發害蟲的死亡；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合起來，抑制害蟲對棉花植株中營養成分的吸收[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理為：蛋白酶抑制劑抗蟲基因能夠與害蟲體內的蛋白消化酶結合在一起，通過相互作用產生EI，進而抑制害蟲體內消化酶水解作用的產生，使得害蟲產生厭食反應，最終死亡。

1.3 Bt基因

這種抗蟲基因是我國抗蟲棉植株受體細胞中最常用的受體細胞導入基因。這種基因的抗蟲效果是通過內毒素伴孢晶體蛋白產生的。當棉花植株上的害蟲吞食這種蛋白之后，其體內上皮細胞及各種器官會被破壞，進而引發害蟲的死亡。這種抗蟲基因的導入應用優勢在于：其安全性較高，且專一性相對較好。在我國的抗蟲棉研發過程中，這種基因的應用時間最早[2]。

2 抗蟲棉的抗蟲基因導入受體細胞的方法

目前我國常用的抗蟲棉的抗蟲基因導入受體細胞方法主要包含以下幾種：

2.1 子房注射基因轉化法

這種導入方法通常被應用于Bt基因向抗蟲棉受體細胞的導入中。這種導入方法的應用步驟主要包含：（1）基因轉化步驟：當實驗研究棉花開花授粉之后，需要在20-28h時間范圍內（棉花的花冠顏色從白色變為紅色即可進行操作），利用微量注射器將實驗材料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，對其中的受體細胞產生基因轉化作用。以往轉化經驗表明，微量注射器的注射操作可能引發棉花幼鈴在后續生長過程中發生脫落。為了避免出現這種現象，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步驟：為了判斷導入Bt基因后棉花植株的抗蟲效果，可以利用整株飼喂法進行植株抗蟲性檢測判斷。具體的處理流程為：將利用Bt基因處理過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生率的作用。浸泡操作完成之后，在溫室環境中的苗床上播種一定數量的棉花種子。當棉花幼苗生出一片真葉子之后，用濕潤的毛筆尖蘸取7頭左右處于已孵化狀態1-2d的棉鈴蟲，分別對每株轉Bt基因抗蟲棉植株進行接種。3-5d后，觀察轉Bt基因抗蟲棉的抗蟲性。如果苗床中產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。在這個步驟中，棉花抗蟲性的計算需要通過棉鈴蟲的死亡率來完成：通過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。

2.2 細菌介導法

這種導入方法是指，將相關細菌作為介質，利用一定的處理措施提高細菌本身的細胞壁通透性，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粒進入棉花植株的受體細胞中。在這種情況下，被導入抗蟲基因會隨著棉花植株受體細胞的逐漸繁殖進行復制，進而幫助被導入棉花植株產生良好的抗蟲性。這種導入方法的應用優勢在于：可以利用細菌的較快繁殖速度快速獲得大量抗蟲基因，進而提高整個導入操作的效率。

3 結語

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。就我國目前的抗蟲棉研發經驗可知，常用的抗蟲棉的抗沖基因對受體細胞的導入方法主要包含子房注射基因轉化法、細菌介導法等。導入方法的應用可以有效提高棉花的產量。

參考文獻

[1]李付廣.雙價轉基因抗蟲棉的獲得及其抗蟲性與生理生化特征[D].中國農業科學院，2003.

[2]謝德意，房衛平，唐中杰.棉花遺傳轉化研究進展及其應用[J].河南農業科學，2007，11：5-12.

[3]呂淑平，郭小平，趙元明.轉基因抗蟲棉Bt基因導入對受體材料農藝性狀的影響[J].中國農學通報，2004，03：36-37.