抗虫棉的抗虫基因导入受体细胞的方法

尉景原

摘 要：从我国的棉花种植经验可知，影响棉花产量的因素主要是虫害问题。与各类虫害防治措施相比，研发并应用抗虫棉可以有效促进棉花产量的提升。抗虫棉的良好抗虫性能是由基于抗虫基因产生的。本文从抗虫基因的种类入手，对抗虫棉的抗虫基因导入受体细胞的方法进行分析和研究。

关键词：抗虫棉；抗虫基因；导入方法；受体细胞

中图分类号：Q343 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）05-0211-01

抗蟲性的产生能够有效提高棉花的产量。抗虫性可以通过抗虫基因向抗虫棉受体细胞的导入获得。目前常用的导入方法相对较多，为了帮助棉花种植户实现增收目的，可以利用适宜的导入方法，对棉花植株进行合理优化。随着虫害问题发生概率的降低，植株所获棉花的质量也会发生相应提升。

1 抗虫基因的种类

从整体角度来讲，抗虫基因的种类主要包含以下几种：

1.1 外源凝集素抗虫基因

这种抗虫基因对棉花植株的保护作用主要通过以下几种途径产生：第一，当害虫吞食外源凝集素基因之后，其消化道内部会产生病灶，进而引发害虫的死亡；第二，害虫吞食这种基因之后，该基因可以与害虫肠道中的糖蛋白结合起来，抑制害虫对棉花植株中营养成分的吸收[1]。

1.2 蛋白酶抑制剂抗虫基因

这种抗虫基因的抗虫作用机理为：蛋白酶抑制剂抗虫基因能够与害虫体内的蛋白消化酶结合在一起，通过相互作用产生EI，进而抑制害虫体内消化酶水解作用的产生，使得害虫产生厌食反应，最终死亡。

1.3 Bt基因

这种抗虫基因是我国抗虫棉植株受体细胞中最常用的受体细胞导入基因。这种基因的抗虫效果是通过内毒素伴孢晶体蛋白产生的。当棉花植株上的害虫吞食这种蛋白之后，其体内上皮细胞及各种器官会被破坏，进而引发害虫的死亡。这种抗虫基因的导入应用优势在于：其安全性较高，且专一性相对较好。在我国的抗虫棉研发过程中，这种基因的应用时间最早[2]。

2 抗虫棉的抗虫基因导入受体细胞的方法

目前我国常用的抗虫棉的抗虫基因导入受体细胞方法主要包含以下几种：

2.1 子房注射基因转化法

这种导入方法通常被应用于Bt基因向抗虫棉受体细胞的导入中。这种导入方法的应用步骤主要包含：（1）基因转化步骤：当实验研究棉花开花授粉之后，需要在20-28h时间范围内（棉花的花冠颜色从白色变为红色即可进行操作），利用微量注射器将实验材料Bt基因溶液沿着子房顶部位置缓慢注入棉花的子房中。通过这一操作，Bt基因可以沿着棉花花粉管的通道逐渐流入胚珠中，对其中的受体细胞产生基因转化作用。以往转化经验表明，微量注射器的注射操作可能引发棉花幼铃在后续生长过程中发生脱落。为了避免出现这种现象，需要在该步骤中，将浓度为50mg/kg的赤霉素溶液均匀涂抹于棉花铃柄的底部位置[3]。（2）抗虫棉植株抗虫性检测步骤：为了判断导入Bt基因后棉花植株的抗虫效果，可以利用整株饲喂法进行植株抗虫性检测判断。具体的处理流程为：将利用Bt基因处理过的棉花种子置于链霉素及多菌灵混合溶液中浸泡12h。这种措施能够起到降低棉花植株苗期病害发生率的作用。浸泡操作完成之后，在温室环境中的苗床上播种一定数量的棉花种子。当棉花幼苗生出一片真叶子之后，用湿润的毛笔尖蘸取7头左右处于已孵化状态1-2d的棉铃虫，分别对每株转Bt基因抗虫棉植株进行接种。3-5d后，观察转Bt基因抗虫棉的抗虫性。如果苗床中产生被棉铃虫咬坏的植株，需要将其从苗床中拔除，并将剩余具有抗虫性的棉花植株移栽到较大的土壤空间中。在这个步骤中，棉花抗虫性的计算需要通过棉铃虫的死亡率来完成：通过棉铃虫的死亡率低于60%，则属于低抗水平；如果死亡率处于60%-80%之间，则表明该棉花植株属于中抗水平；如果棉铃虫死亡率高于80%，则表明该棉花植株处于高抗水平（抗虫性最好）。（3）PCR分析步骤：棉花植株的PCR分析需要在植株展开嫩叶的状态下完成。该步骤需要的材料为：棉花植株嫩叶1.0g、各类Bt基因引物1.0μmol/L、各类dNTP0.2mmol/L、氯化镁溶液1.5mmol/L、植株DNA20ng。将其分别置于依次置于95℃、94℃，最终停滞于72℃保温状态。

2.2 细菌介导法

这种导入方法是指，将相关细菌作为介质，利用一定的处理措施提高细菌本身的细胞壁通透性，将含有各类抗虫基因，如Bt基因、蛋白酶抑制剂基因等的重组质粒进入棉花植株的受体细胞中。在这种情况下，被导入抗虫基因会随着棉花植株受体细胞的逐渐繁殖进行复制，进而帮助被导入棉花植株产生良好的抗虫性。这种导入方法的应用优势在于：可以利用细菌的较快繁殖速度快速获得大量抗虫基因，进而提高整个导入操作的效率。

3 结语

具有抗虫性的抗虫基因主要包含Bt基因、外源凝集素基因、蛋白酶抑制剂基因等。就我国目前的抗虫棉研发经验可知，常用的抗虫棉的抗冲基因对受体细胞的导入方法主要包含子房注射基因转化法、细菌介导法等。导入方法的应用可以有效提高棉花的产量。

参考文献

[1]李付广.双价转基因抗虫棉的获得及其抗虫性与生理生化特征[D].中国农业科学院，2003.

[2]谢德意，房卫平，唐中杰.棉花遗传转化研究进展及其应用[J].河南农业科学，2007，11：5-12.

[3]吕淑平，郭小平，赵元明.转基因抗虫棉Bt基因导入对受体材料农艺性状的影响[J].中国农学通报，2004，03：36-37.