張小霞， 曹素梅， 梁振普， 喬冠華， 許 鋒， 陳曉慧

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，鄭州 450002）

當今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，蟲害是造成農(nóng)作物重大產(chǎn)量損失的主要原因之一，嚴重制約了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。傳統(tǒng)的化學(xué)殺蟲方法對農(nóng)業(yè)的豐產(chǎn)增收起到了至關(guān)重要的推動作用，但是隨著時間的推移，化學(xué)殺蟲劑的弊端逐漸暴露出來。化學(xué)殺蟲劑的使用不僅增加農(nóng)業(yè)成本，還會造成農(nóng)藥殘留、害蟲產(chǎn)生抗藥性、殺滅天敵等破壞自然生態(tài)平衡的嚴重問題。于是，生物防治方法日漸受到植保工作者越來越多的關(guān)注。特別是自20世紀80年代以來，隨著植物基因工程的迅速崛起，有關(guān)人員把目光投向了抗蟲轉(zhuǎn)基因植物方向。目前，已有多種抗蟲基因被轉(zhuǎn)入植物中，并取得了良好的抗蟲效果，尤其是轉(zhuǎn)基因Bt棉，有效控制了鱗翅目、鞘翅目等害蟲，減少了化學(xué)農(nóng)藥的使用量和次數(shù)，目前已大面積推廣與應(yīng)用。

刺吸式害蟲因其獨特的取食特點給防治帶來了很大難度，它不僅會造成植物營養(yǎng)成分的流失，還是植物病毒傳播媒介，嚴重影響了農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。鑒于轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲有效成分屬于內(nèi)源性表達的物質(zhì)，因此此類殺蟲方法在刺吸式害蟲的防治方面具有獨到的優(yōu)勢。

有報道稱，不同來源的植物凝集素對同翅目、鞘翅目等害蟲有毒殺活性。當植物受到傷害時，植物凝集素就會特異結(jié)合到昆蟲消化道上，影響昆蟲營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，抑制昆蟲的生長，進而有殺蟲作用，因此可以用來進行抗刺吸式害蟲的轉(zhuǎn)基因研究及應(yīng)用。但有些植物凝集素對哺乳動物也有顯著毒性，不適合用于轉(zhuǎn)基因工程。這就需要在研究過程中，通過分子生物學(xué)手段，篩選并改良出高效、安全的抗蟲凝集素基因，以滿足刺吸式害蟲防治的需求。針對目前的研究進展和研究熱點，本文就植物凝集素基因的特點及其在抗刺吸式害蟲轉(zhuǎn)基因工程中的應(yīng)用做較為詳細的闡述。

1 植物凝集素及其作用方式

自從1888年Stillmark首次在蓖麻種子中分離純化到一種植物凝集素—伴刀豆球蛋白Concanavalin A（ConA）以來，人們已經(jīng)分離純化了上百種植物凝集素。隨著對它們的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能研究的深入，植物凝集素的定義也處于修正狀態(tài)中。目前一般認為，植物凝集素指含有一個或多個可與單糖或寡聚糖特異可逆結(jié)合的非催化結(jié)構(gòu)域的植物蛋白［1］。凝集素在自然界中分布非常廣泛且在植物體內(nèi)含量非常豐富，它在植物不同發(fā)育階段，以不同的方式保護著植物免受病蟲害的侵害，是植物防御系統(tǒng)的重要組成部分。植物凝集素作為植物的防御蛋白，其確切的作用機制目前還不十分清楚。一般認為，當凝集素被昆蟲吞食至消化道時，可能有以下幾種作用方式：一是結(jié)合到圍食膜的幾丁質(zhì)上；二是結(jié)合到消化道上皮細胞暴露的糖絡(luò)合物；三是結(jié)合到糖基化的消化酶上。這些結(jié)合影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，同時還可能在消化道內(nèi)誘發(fā)病灶，引發(fā)細菌、真菌及病毒的感染，抑制昆蟲的生長發(fā)育和繁殖，使害蟲得病甚至死亡［2－4］。

采用cDNA克隆等分子生物學(xué)技術(shù)，已經(jīng)分離獲得了一些凝集素的基因及其轉(zhuǎn)基因植物，并對這些轉(zhuǎn)基因植物的抗蟲性進行了研究。目前成功運用到植物抗蟲基因工程中的凝集素有：雪蓮凝集素（Galanthusnivalisagglutinin，GNA）、半夏凝集素（Pinelliaternataagglutinin，PTA）、麥胚凝集素（Wheat gerMagglutinin，WGA）、莧菜凝集素（Amaranthuscaudatusagglutinin，ACA）、豌豆凝集素（P－lectin）等。

2 常見植物凝集素的特點與應(yīng)用

2.1 雪蓮凝集素

雪蓮凝集素是從石蒜科（Amaryllidaceae）雪花蓮中提取出來的一種植物凝集素。GNA分子是每個亞基為12.5ku的四聚體蛋白，每個凝集素單體有3個相同的結(jié)合甘露糖的位點。4個GNA單體構(gòu)成一個具有幾個充分暴露的結(jié)合甘露糖位點的蛋白，因此它是一種專一識別甘露糖的蛋白質(zhì)。GNA具有運輸昆蟲神經(jīng)肽的功能，發(fā)揮該功能的片段由105個氨基酸殘基組成，包括3個重復(fù)的約25個氨基酸殘基的同源片段，可以用來作為標記以研究昆蟲嗅覺通訊［5］。GNA對昆蟲的作用部位經(jīng)研究認為主要是在中腸的表皮細胞。通過免疫定位研究發(fā)現(xiàn)，GNA在褐飛虱體內(nèi)的結(jié)合位點是在中腸的碳水化合物域。另外，在褐飛虱的脂肪體、卵巢管以及整個血淋巴中均發(fā)現(xiàn)有GNA的存在，說明GNA可以借助其甘露糖結(jié)合特性，穿透中腸壁進入到昆蟲的循環(huán)系統(tǒng)，引起系統(tǒng)中毒反應(yīng)［6－7］。

由于GNA對葉蟬、煙草夜蛾、蚜蟲等咀嚼式和刺吸式昆蟲具有普遍的抑制作用且對高等動物的毒性較小，因此GNA比較適合于抗蟲轉(zhuǎn)基因研究。目前，運用轉(zhuǎn)基因技術(shù)成功轉(zhuǎn)入GNA基因的植物有許多種，例如：煙草、水稻、小麥、葡萄、油菜等，這些植物均表現(xiàn)出了良好的抗蟲效應(yīng)［8］。周巖等［9］報道轉(zhuǎn)GNA基因煙草能夠抑制桃蚜（Myzuspersicae）45%～60%的蟲口密度，有的高達90%以上。Hilder等［10］報道轉(zhuǎn)GNA煙草對桃蚜的平均抑制率為50%。王關(guān)林等［11］用GNA基因轉(zhuǎn)化菊花，得到的最高蚜口密度抑制率為84%，高于轉(zhuǎn)基因煙草。梁輝等［12］研究表明，轉(zhuǎn)GNA基因小麥對禾谷縊管蚜在接種當代即表現(xiàn)出明顯的毒殺作用；對麥長管蚜，則表現(xiàn)為使蟲體發(fā)育減緩，并且若蚜成活率降低。這些試驗數(shù)據(jù)都說明了GNA對害蟲有明顯毒殺作用。但是，由于抑制率等數(shù)據(jù)是在試驗條件下計算得到的，因此當實際應(yīng)用到大田中時，受多種因素影響，這些數(shù)據(jù)可能還需要進行修正。

值得注意的是，有研究者認為GNA低水平表達不僅不會毒殺害蟲，反而可能促進害蟲的生長［13］。另外，作物大面積連片種植時，害蟲可能趨向于食用鄰近的未轉(zhuǎn)基因作物而不食用轉(zhuǎn)基因作物，從而影響抗蟲效果。GNA的抑蟲率還受大田整體的蟲口密度等影響。因此，GNA轉(zhuǎn)基因植物的構(gòu)建方法及其田間應(yīng)用技術(shù)都需要深入研究。

2.2 天南星科植物凝集素

2.2.1 半夏凝集素（PTA）

天南星科半夏為我國特有的多年生草本藥用植物，其塊莖為多用途中草藥。PTA屬于單子葉植物中甘露糖凝集素家族，其單體分子量為12，065u。PTA由4個相同的亞基組成，據(jù)朱黎［14］的推測該凝集素為不含糖鏈的蛋白，對熱和酸堿均具有相當?shù)姆€(wěn)定性，可以特異地凝集兔、鼠的紅細胞，對腫瘤細胞的生長具有抑制效應(yīng)。另外，PTA具有抑制病毒侵染的作用，研究者認為其作用機制是：PTA通過與病毒粒子外殼蛋白表面的糖鏈結(jié)合，把病毒粒子凝集在一塊，從而導(dǎo)致病毒粒子的侵染力下降。

最先是黃大昉等［15］發(fā)現(xiàn)掌葉半夏和半夏的總蛋白具有抗同翅目蚜蟲的作用。他們用棉蚜和麥蚜進行生測試驗。結(jié)果顯示，人工飼料中含活性蛋白時，兩種蚜蟲的成活率明顯下降。隨后潘映紅等［16］的試驗顯示，具有抗同翅目蚜蟲作用的是半夏凝集素蛋白。經(jīng)試驗處理后的蚜蟲繁殖率明顯下降，所產(chǎn)若蚜死亡率明顯高于對照。姚劍虹用PTA的粗提液進行生測試驗，結(jié)果顯示其對棉蚜、桃蚜具有明顯的殺蟲效果，殺蟲能力與GNA相似，提出PTA可以作為一種抗蟲基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)［17］。張紅宇等［18］首次將PTA基因?qū)胨局校ζ淇瓜x性及遺傳穩(wěn)定性進行了分析。轉(zhuǎn)PTA基因水稻的純系對褐飛虱的存活率和發(fā)育進度有明顯的抑制作用。孔維文［19］把PTA和高賴氨酸蛋白基因?qū)氤壦局?，以期得到抗蟲性和高賴氨酸表達的水稻植株。

PTA是一種有效的抗蟲基因，對蚜蟲的致死效應(yīng)和GNA相似。但也有文獻認為，PTA對哺乳動物有顯著毒性，不適合用來作為抗蟲基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)。因此，關(guān)于PTA的生物安全性還有待于做進一步的研究。

2.2.2 天南星凝集素 （Arisaemaheterophyllumagglutinin，AHA）

天南星科植物天南星是一種中國藥用植物，從它體內(nèi)提取的天南星凝集素AHA和其他天南星科植物凝集素一樣，對刺吸式昆蟲具有毒殺作用。根據(jù)趙秀云博士論文研究，AHA的cDNA全長1 169bp，編碼一個258個氨基酸的蛋白。AHA也是甘露糖結(jié)合凝集素家族的一個成員，其上含有3個甘露糖結(jié)合位點，其中2個位點比較保守，第3個略有差異。對AHA的高級結(jié)構(gòu)分析認為，AHA由12條β折疊片組成，片層之間有轉(zhuǎn)角和卷曲連接形成一個牢固的結(jié)構(gòu)，與其他甘露糖結(jié)合凝集素的三維結(jié)構(gòu)高度相似［20］。

根據(jù)李潤植等［21］的報道，天南星凝集素不僅對棉蚜有明顯致死活性，而且對其生殖發(fā)育有明顯抑制效應(yīng)，從而可能影響其種群的擴展。毛雪等［22］對4種植物凝集素的抗蚜效應(yīng)進行了研究，棉花凝集素（Gossypiumhirsutumagglutinin，GHA）和蓖麻凝集素（Ricinuscommunisagglutinin，RCA）在高濃度下（2.0g／L以上）才顯示明顯的抑制作用，GHA作用稍大于RCA。只有天南星凝集素（AHA）在較低濃度（1.0g／L）時，就表現(xiàn)出明顯的抑制效應(yīng)，飼喂6d時，生存率即降低26%。趙秀云的研究也顯示：在轉(zhuǎn)化AHA基因的煙草上，蚜蟲種群擴展速度明顯比在非轉(zhuǎn)基因植株上慢。這些研究顯示出AHA是具有抗蟲活性的蛋白，可以用于控制同翅目害蟲，AHA基因是具有應(yīng)用前景的新抗蟲基因。

2.2.3 海芋凝集素（Alocasiamacrorrhizalectin，AML）

海芋為天南星科多年生常綠草本植物，是著名的抗癌中草藥。海芋凝集素的cDNA全長為1 124bp，包含270個氨基酸。前23個氨基酸為信號肽，經(jīng)切割以后，成熟的AML有247個氨基酸，相對分子量為29.7ku。該蛋白無糖基化位點，等電點為5.75，穩(wěn)定性比較高。AML和天南星家族凝集素及相似蛋白具有很高的同源性，二級結(jié)構(gòu)有很多的無規(guī)則卷曲，彼此通過轉(zhuǎn)角和卷曲連接，構(gòu)成一個十分緊湊的結(jié)構(gòu)。AML也是識別甘露糖接合位點的一種蛋白質(zhì)，有3個甘露糖結(jié)合區(qū)［23］。

對AML抗蟲性進行研究的主要是潘科等人。他們最先用海芋凝集素粗品和純化后的凝集素研究了對豆蚜的抗生作用。研究認為AML對豆蚜有忌避作用和較強的殺蟲活性。對豆蚜的生殖和蜜露分泌也有一定影響。隨后又對幾種鱗翅目昆蟲采用不同的喂食方法，研究得出AML的主要殺蟲方式是以胃毒為主。并且結(jié)合前面的研究認為AML對同翅目害蟲的毒殺作用比對鱗翅目害蟲強。因為利用昆蟲離體細胞進行殺蟲活性物質(zhì)篩選相較昆蟲生物測定有一定的優(yōu)勢，所以他們研究了AML對4種不同的昆蟲離體細胞的毒殺作用。用AML處理昆蟲細胞24h就使大部分細胞破壞消失，說明AML是一個較強的殺蟲蛋白，可以作為一個新的抗蟲基因，值得對其進行多方面的研究［24－26］。但是，目前還未見利用基因工程手段把AML基因?qū)胫参镏?，研究其對害蟲影響的報道。

2.3 莧菜類凝集素

莧菜類凝集素是一個小的凝集素家族，目前發(fā)現(xiàn)的不超過10種。它們都是由2個同源亞基以頭—尾方式排列而形成的二體。亞基有2個同源的結(jié)構(gòu)域：N－和C－端結(jié)構(gòu)域。糖結(jié)合位點在N－和C－結(jié)構(gòu)域連接的表層凹穴中［27－28］。莧菜類凝集素對2－乙酰氨基－2－脫氧－D－半乳糖具有特異性，且其氨基酸序列和高級結(jié)構(gòu)與其他植物凝集素不同。各種不同來源的莧菜類凝集素抗蟲能力也不盡相同。

郭洪年等［29］研究了尾穗莧凝集素（Amaranthus caudatusagglutinin，ACA）在植物中的抗蟲作用。用ACA轉(zhuǎn)化煙草，用桃蚜對轉(zhuǎn)基因植株進行接蟲試驗。結(jié)果顯示，78%的參試煙草對桃蚜蚜口密度增長的平均抑制率在75%以上，在抗性植株上觀察到有桃蚜若蟲死亡的現(xiàn)象。周永剛等［30］從莧屬植物千穗谷中擴增出莧菜凝集素（Amaranthushypochondriacusagglutinin，AHA）并通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化了煙草。轉(zhuǎn)AHA煙草抗蟲試驗表明，含內(nèi)含子的AHA和不含內(nèi)含子的AHA煙草對蚜蟲的平均抑制率分別達57.2%和48.8%。鄧智年等［31－32］從野莧菜中克隆了野莧菜凝集素（Amaranthusviridisagglutinin，AVA）片段。轉(zhuǎn)化白菜后，生測試驗顯示，轉(zhuǎn)AVA基因的白菜可以抑制桃蚜的群體發(fā)展，平均抑制率為55.8%。有內(nèi)含子和無內(nèi)含子的AVA轉(zhuǎn)化煙草，得到的轉(zhuǎn)基因煙草抗蚜率分別為60.81%和50.63%。Wu等［33］把 ACA 基因?qū)朊藁ㄖ?，對棉蚜的抑制率達64.5%。

從以上研究可以看出，不同來源的莧菜類凝集素抗蟲效果不盡相同，這可能是由于各種莧菜類凝集素氨基酸組成有差異，進而在高級結(jié)構(gòu)上造成差異，從而影響其抗蟲效果。另外用含有內(nèi)含子和不含內(nèi)含子的基因轉(zhuǎn)化植株，得到的抗蟲率也不相同，包含了內(nèi)含子的植株比沒有內(nèi)含子的植株抗蟲性能要稍微高一些。其原因可能是內(nèi)含子的存在優(yōu)化了目的基因的表達，利于mRNA的穩(wěn)定和加工，提高了目的蛋白的表達量，使得植株的抗蟲性提高。但是其確切的分子機制還有待于進一步的研究，研究結(jié)果將有助于人們進一步了解內(nèi)含子存在的意義，也有利于揭示凝集素的作用機理，具有一定的科學(xué)理論意義和應(yīng)用價值。

3 轉(zhuǎn)雙價抗蟲基因的研究

由于轉(zhuǎn)單價抗蟲基因的植株在大田生產(chǎn)中存在一些潛在的問題。例如：抗蟲譜窄，抗蟲效果不太理想，容易使昆蟲產(chǎn)生抗性等。因此通過不同抗蟲基因之間的互補作用，構(gòu)建轉(zhuǎn)雙價或多價抗蟲基因的植物是研究者亟待解決的問題。

目前，轉(zhuǎn)多價抗蟲基因的研究少有報道，研究較多的是雙價轉(zhuǎn)基因植物。在農(nóng)作物中，轉(zhuǎn)入雙價抗蟲基因研究最多的是煙草、棉花和水稻等。王志斌等［34］采用GNA成熟蛋白基因與人工合成的GFMcryIA構(gòu)建了雙價基因中間載體，轉(zhuǎn)化煙草并用棉鈴蟲進行試驗，結(jié)果表明40%的轉(zhuǎn)基因煙草植株具有高抗性；抗蚜試驗表明其有效降低了蚜蟲繁殖率，抑制蚜口密度為30%～50%，且獲得了數(shù)株兼抗棉鈴蟲及蚜蟲的煙草植株。趙存友等人用改造的全長雪蓮凝集素基因與合成的帶有分泌信號肽編碼序列的Bt基因構(gòu)建雙價植物表達載體。對轉(zhuǎn)化再生煙草的生測結(jié)果表明，利用這兩個改造過的抗蟲基因可以獲得既抗蟲又耐蚜的雙抗轉(zhuǎn)基因植物［35］。劉召華等［36］構(gòu)建了ACA和改造后的GNA的雙價植物表達載體。將ACA和GNA基因轉(zhuǎn)化到煙草中，平均抑蟲率達83.9%，且試驗顯示這兩個基因的抗蚜功能可以穩(wěn)定遺傳。

轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉的廣泛種植給人們帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但害蟲對轉(zhuǎn)Bt單基因抗蟲棉的抗性是Bt棉進一步應(yīng)用的潛在限制。為解決這一問題，1995年中國農(nóng)科院生物技術(shù)中心率先構(gòu)建了雙價抗蟲基因，并導(dǎo)入棉花。隨后，轉(zhuǎn)雙價抗蟲棉的研究日新月異。王偉［37］等將P－lec基因和SKTI基因轉(zhuǎn)化陸地棉，抗蟲測試表明，轉(zhuǎn)基因棉株對棉鈴蟲幼蟲具有較強的抗性。劉志等對轉(zhuǎn)Bt和GNA雙價基因抗蟲棉的抗性進行了生測試驗。結(jié)果顯示，植株在不同生長期的主莖葉對棉鈴蟲幼蟲具有很高的抗性，對棉蚜群體具有明顯的抑制效果［38］。呂凱等人對轉(zhuǎn)Bt＋CpTI雙價基因抗蟲棉和單價Bt棉的抗蟲性進行了比較。生育前期雙價抗蟲棉及其雜交F1代的抗蟲性略弱，但差異不顯著，生育后期雙價抗蟲棉及其雜交F1代的抗蟲性顯著強于Bt基因棉［39］。

在國外，研究轉(zhuǎn)雙價抗蟲基因的工作仍以Bt基因為主選基因。工作重點大多是對Bt基因進行修飾或?qū)t基因的不同區(qū)段進行重新組合進而得到抗蟲效果比較好的轉(zhuǎn)化植株。Anwaar［40］等把cry1Ab和cry1Ac基因組合起來，構(gòu)建植物表達載體轉(zhuǎn)化印度香米370并檢測了其抗蟲性。接蟲5d后，轉(zhuǎn)化株的害蟲死亡率達到了100%，非轉(zhuǎn)化株為42.5%。轉(zhuǎn)化株葉面積損害指數(shù)為4%～16%，非轉(zhuǎn)化株為82.5%，抗蟲效果非常顯著。Samir［41］等把編碼Cry1Ba蛋白的Domains I和III與Cry1Ia蛋白的Domain II組合起來形成嵌合基因SN19，轉(zhuǎn)化到馬鈴薯中，獲得了既抗鞘翅目又抗鱗翅目害蟲的轉(zhuǎn)化植株且抗蟲效果顯著。Singh等把天然的cry1Ea和cry1Ca進行組合，形成了編碼Cry1EC蛋白的基因。抗蟲試驗顯示，成功轉(zhuǎn)入Cry1EC基因的棉花和煙草對甜菜夜蛾各個蟲齡的致死率均為100%［42］。除了上述轉(zhuǎn)化兩種不同Bt基因的研究外，還有把Bt基因和其他植物凝集素結(jié)合起來的研究報道。例如：Maqbool等把兩種Bt基因（cry1Ac和cry2A）和GNA組合起來轉(zhuǎn)化印迪卡水稻M7和印度香米370，生測試驗顯示，轉(zhuǎn)三價植株對稻縱卷葉螟和三化螟致死率100%，對褐飛虱致死率25%，抗蟲效果非常明顯［43］。Luke等把Bt基因和蓖麻毒素B鏈（RB）結(jié)合起來形成BtRB融合蛋白，他們把該基因轉(zhuǎn)化進玉米和水稻，研究了其抗蟲性和對昆蟲遺傳的影響。轉(zhuǎn)化BtRB的玉米植株對二化螟的致死率為75%，表達BtRB的水稻對二化螟的致死率為60%～90%［44］。

無論是兩種植物凝集素組合還是兩種Bt基因組合或者是Bt基因和凝集素組合，其抗蟲效果都比僅含一個基因的好，并且抗蟲譜較寬，能延緩害蟲產(chǎn)生抗性的時間。因此構(gòu)建多價或雙價抗蟲轉(zhuǎn)基因植物，使其產(chǎn)生抗蟲性的同時又減緩害蟲產(chǎn)生抗性的速度，不破壞生態(tài)平衡，是今后植物抗蟲基因工程的一個主要研究方向。但是在實際的大田應(yīng)用中，同時種植轉(zhuǎn)單價和雙價抗蟲基因的植物，有可能會掩蓋轉(zhuǎn)雙價植株延緩昆蟲產(chǎn)生抗性的優(yōu)勢。據(jù)Zhao的研究結(jié)果顯示，同時種植轉(zhuǎn)單價（如Cry1Ac或Cry1C）和轉(zhuǎn)雙價（如Cry1Ac和Cry1C）Bt棉時，雙價Bt棉上的小菜蛾存活率比單獨種植雙價Bt棉的存活率要高。因此，為了延緩害蟲產(chǎn)生抗性，應(yīng)盡量避免混合種植轉(zhuǎn)單價和雙價抗蟲棉［45］。

4 結(jié)語與展望

刺吸式口器害蟲種類繁多，包括同翅目、半翅目、蚤目及部分雙翅目昆蟲，形態(tài)和生理特征特殊，具有體形小、繁殖快、后代數(shù)量大等特點。有很多刺吸式昆蟲是植物病毒傳播媒介，它們不僅嚴重影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，而且造成了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降。因此，培育轉(zhuǎn)基因抗蟲農(nóng)作物非常重要。

目前，植物凝集素的轉(zhuǎn)基因抗蟲工程研究大多集中在對GNA的研究上。迄今為止GNA基因已成功轉(zhuǎn)入馬鈴薯、番茄、煙草等9種作物中，研究證明GNA對刺吸式口器昆蟲如蚜蟲、褐飛虱等同翅目昆蟲有特效，但其大田應(yīng)用時的抗蟲效果不是很理想。另一方面，研究表明GNA在低濃度時對害蟲反有促進生長的作用［13］，所以要求轉(zhuǎn)GNA的植株具有相對較高的表達水平，才能有較好的抗蟲效果。因此，關(guān)于該基因的高效表達、轉(zhuǎn)基因植株的應(yīng)用技術(shù)方面還有待于做深入的研究。

天南星科植物為我國特有的中草藥植物，從植物體內(nèi)提取的凝集素有很好的抗蟲效果。PTA的殺蟲活性和GNA相似，但是其生物安全性成為限制其進一步研究應(yīng)用的主要因素。今后要加強其抗蟲機理的研究，改造或者刪除對哺乳動物有毒性的基因片段，只利用對害蟲有毒殺活性的基因片段轉(zhuǎn)化植株，從而得到不存在生物安全隱患的抗蟲新品種。由于內(nèi)含子的存在與否影響莧菜類凝集素的抗蟲效果，因而需要加強該類凝集素內(nèi)含子作用機理的研究，進一步闡明該類凝集素的抗蟲原理，以便為轉(zhuǎn)基因提供理論基礎(chǔ)。為了更好地推進抗蟲基因工程的開展，在以后的研究應(yīng)用中，要更加注重篩選新型、高效的抗蟲基因，并深入開展其抗蟲機理、安全評價、不同抗蟲基因之間的協(xié)同互補作用等研究，通過分子生物學(xué)手段改良出安全、高效的雙價或多價抗蟲轉(zhuǎn)基因作物。

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