bt基因

蘇雲金芽胞桿菌可以分泌一種毒蛋白，對鱗翅目鞘翅目昆蟲（比如小菜蛾）有很強的殺傷作用。人類很早就研究利用BT菌來殺滅害蟲，總共有100多年曆史。隨着分子生物學技術的發展和基因克隆、DNA操作等技術出現，人類開始從BT菌中克隆其毒蛋白基因到工程菌中，製作生物農藥。不過隨着廣泛的應用，害蟲也大量出現抗藥性。

蘇雲金芽胞桿菌是一種革蘭氏陽性土壤芽孢桿菌，屬於芽胞桿菌屬的一個種。根據鞭毛抗原的血清型和生理生化特性可以劃分為若干亞種；由於無鞭毛亞種的出現，故營養細胞的酯酶型可以作為補助分類方法 ^[1]  。

在外界條件適宜時，Bt的營養體進行橫裂生殖；當營養體老熟或者外界條件苛刻時，將進入產胞循環。包裹在芽胞與晶體外側的細菌壁在後期破裂，釋放出自由的芽胞和伴胞晶體；當外界條件適宜時，芽胞萌發為營養體進而開始新的生命循環。

營養體：呈桿狀，兩端鈍圓，大小約1.2～1.8×3.0～5.0 μm；周生鞭毛，微動或不動；單個或兩個以上呈鏈狀存在。

芽胞和伴胞晶體：芽胞約0.8～0.9×2.0 μm，為休眠體；對高温或者乾燥等不良環境有較強的抵抗力。伴胞晶體的形狀因菌株的不同而有所差別。

Bt的毒素主要為內毒素和外毒素。外毒素指細菌在生命活動過程中排出體外的代謝物，包括α-外毒素、β-外毒素、γ-外毒素、不穩定外毒素和水溶性外毒素等。內毒素又稱δ-內毒素、晶體毒素或殺蟲晶體蛋白。

殺蟲晶體蛋白是根據氨基酸同源性進行分類的。同源性在45%以下，為第一等級，用阿拉伯數字表示；同源性在45%～78%之間，為第二等級，用大寫英文字母表示；同源性在78%～95%之間，為第三等級，用小寫英文字母表示；同源性在95%以上，為第四等級，用阿拉伯數字表示。例如Cry1Ac10。

殺蟲晶體蛋白對鱗翅目、雙翅目、鞘翅目、膜翅目、同翅目、直翅目、食毛目等多種昆蟲以及線蟲、蠟類和原生動物具有特異性的殺滅活性。

Bt的致病機理——殺蟲機理

Bt伴胞晶體被敏感昆蟲攝食後，在中腸蛋白酶的作用下溶解並激活，釋放出毒素核心肽段；而後毒素作用於中腸上皮細胞，引起細胞膨脹和裂解，由此引起昆蟲腸道麻痹和腸道穿孔，消化道細胞的離子和滲透壓平衡遭到破壞，最終導致昆蟲死亡，這在昆蟲致死作用中占主導地位。

另外，芽胞可以經蟲口進入消化道，在毒素破壞中腸後，菌體可以進入體腔進行大量繁殖，引起幼蟲敗血症。

Bt在農業生產中的應用

由於過度使用農藥給生態環境和農產品出口等領域帶來諸多問題；人們更傾向於對生物防治領域的開發，Bt製劑也應運而生；它是開發歷史最久，應用最成功的微生物殺蟲劑。它具有對人畜和非靶標生物安全、環境兼容性好和不易產生抗性等優點，因此佔據了生物農藥90%以上的市場；主要用於防治農業害蟲煙草夜蛾、菜粉蝶、玉米螟、棉鈴蟲和森林害蟲松毛蟲等。另外，自1983年轉B2基因煙草問世以來，轉基因生物得到迅猛發展；1995年轉基因作物開始進入大規模商業化種植階段，直至現在轉Bt基因作物也是全球商品化程度最快的抗蟲轉基因作物。

Bt除了用於傳統農業害蟲的防治外，它的應用領域還擴展到防治蜜蜂病蟲害。由於部分Bt菌株對鱗翅目害蟲具有較強的毒殺作用，因此人們可以利用Bt製劑防治蜜蜂的敵害——大蜡螟。大蜡螟屬鱗翅目，螟蛾科；它們是世界性害蟲，也是蜜蜂最重要的敵害，每年給世界專業養蜂者造成嚴重的損失。大蜡螟在美國、南非和菲律賓等國造成蜂羣經常性的逃亡；在我國造成的損失尚無準確估計，它們對東方蜜蜂的危害較西方蜜蜂嚴重。大蜡螟的幼蟲稱為巢蟲，又稱隧道蟲和綿蟲；由於幼蟲取食巢脾，因此大蜡螟是在幼蟲期危害蜂羣，經常造成蜂羣內的“白頭蛹”，嚴重時白頭蛹可達到全部子脾的80%以上。危害輕者影響蜂羣的繁殖力，重者造成蜂羣的飛逃；通常是弱羣更易受到危害，巢蟲會在一個月內將整個蜂巢徹底毀掉。

對於巢蟲造成的危害除了常規的物理和化學方法防治外，還可以利用Bt可濕性粉劑或者懸浮液噴灑巢脾和蜂箱進行防治。當蜂羣受到巢蟲危害時，將Bt製劑水溶後立即噴灑在巢脾的兩側，巢蟲會在短時間內停止進食，蟲體逐漸變黑直至死亡；由於蟲齡短的幼蟲較蟲齡長的更易因感染Bt而死亡，因此在蟲害初期進行防治效果會更好。另外，當採收蜂蜜後需要貯存巢脾時，噴灑Bt製劑的巢脾應該放於避風處乾燥，避免陽光直射，一般情況下藥效能夠持續一個季度。除了Bt製劑的噴灑外，還可以將Bt與蜂蠟混合製成巢脾進行巢蟲的防治。與常用的化學防治藥物對二氯苯和三氫化磷相比，Bt製劑具有在蜂蠟和蜂蜜中無殘留、不會改變蜂蜜的味道、對蜜蜂幼蟲和成蟲無害以及對人畜無毒等優點，同時也避免了因出口的蜂蜜中含有過量的上述化學藥物而被召回的困擾。

綜上所述，隨着人們環保和食品安全意識的增強，在蜜蜂病蟲害防治中生物防治會受到更加廣泛的關注，而Bt產業也會迎來寶貴的發展契機。雖然中國對Bt的研究、開發和應用起步較晚，但國內Bt製劑已經進入大規模的生產階段，並且基本具備了生產工藝的基礎以及多領域協同研究攻關的社會氛圍。因此利用Bt製劑防治蜜蜂病蟲害將具有巨大的發展潛力以及廣闊的市場前景，但同時也要注意尋求方法克服Bt製劑殺蟲譜窄、藥效慢、持效期短以及易受外界環境影響的弱點。