微生物殺蟲劑

Bt蛋白屬于革蘭氏陽性細菌，學名為蘇云金芽孢桿菌。它是目前世界上應用最廣泛的微生物殺蟲劑。

1 Bt蛋白的由來及廣泛應用

1901年，日本細菌學家分離出一種“瘁倒病”的病原體細菌。這種細菌在顯微鏡下呈棒狀，是一種桿菌。10年后，德國科學家在不知道的情況下，又成功地分離出了這種病原體桿菌，并根據發(fā)現(xiàn)地將其命名為蘇云桿菌，也就是現(xiàn)在所說的Bt蛋白。但更為奇怪的是，不久，他也把這種Bt的培養(yǎng)基丟失了。可幸運的是，在1927年，研究人員又重新從地中海粉螟中分離出了這種Bt蛋白。

Bt蛋白有極強的生物針對性，它能殺死鱗翅目昆蟲，而對其他動物沒有什么影響。于是，Bt蛋白開始被用于控制有害生物。20世紀20年代末，美國政府試著用Bt蛋白控制森林害蟲舞毒蛾，效果較好。歐洲也做了類似的嘗試。法國在1938年成功地研制出第一個商業(yè)化的Bt殺蟲劑。到了50年代，Bt蛋白作為綠色有機農藥，在美國開始被大規(guī)模地應用，這是因為，當時的主要農藥DDT很難降解。DDT雖對哺乳動物無急性毒殺作用，但是針對性不強，不僅能殺死節(jié)肢動物，還能在鳥類的身體積累。所以，更有針對性的Bt蛋白開始被大量應用在森林和農業(yè)害蟲的防治上。目前Bt基因已成為植物基因工程及轉基因育種中應用最廣泛、最具潛力和應用前景的抗蟲基因。

2 Bt蛋白的發(fā)展

作為生物農藥，Bt蛋白雖然有很多優(yōu)越性，但也存在以下缺點：首先，它的價格很貴；其次，它在自然環(huán)境中很不穩(wěn)定。作為噴灑劑，Bt農藥很容易被雨水沖走，在紫外線的照射下也很快被分解。這就意味著需要多次噴灑Bt殺蟲劑。這樣做，不僅麻煩，還大大提高了成本。后來，隨著更加便宜的化學合成殺蟲劑的出現(xiàn)，Bt農藥在市場上的份額大幅度下降，只有那些堅持用有機綠色方式種植作物的農民才會使用它。所以，如何改進更加環(huán)保的生物農藥，讓它變得便宜、穩(wěn)定，成了一個棘手卻十分重要的問題。

這個問題的解決，得益于現(xiàn)代生物技術的誕生。20世紀50年代中期，科學家發(fā)現(xiàn)Bt蛋白對鱗翅目動物產生的毒性來自孢子形成過程中產生的晶體蛋白質。1981年，美國的研究人員成功地提純了這種蛋白質并將其命名為cry。隨后，他們克隆出了cry的基因。幾年以后，研究人員又把Bt蛋白的基因轉入玉米和棉花中，讓它在植物中持續(xù)地表達出來。這樣，就不需要人工噴灑Bt蛋白了。

雖然轉基因技術和傳統(tǒng)的雜交育種技術并無本質的區(qū)別，但是它的可控性更好。比如，如果說傳統(tǒng)的雜交育種是盲目地將大量基因像一團亂麻一樣塞入新品種，那么轉基因技術更像一把鋒利的手術刀，能夠精準地切割人類需要的基因，然后把它接人新的作物中。這樣，培育新品種作物的不確定性就大大降低了。當然，Bt轉基因作物的出現(xiàn)還有一個好處，因為Bt蛋白更加集中地出現(xiàn)在植物體內，所以誤傷非農業(yè)害蟲的機率變低了不少。經過了10年的檢驗后，1996年轉基因玉米和棉花在美國成功上市。從那時算起，已經有十多年的時間，人們還沒有發(fā)現(xiàn)它對人類健康有任何負面的影響。

Bt轉基因作物對環(huán)境的貢獻是巨大的。在美國，轉基因抗蟲棉讓殺蟲劑的使用量降低了82％。而在我國，轉基因棉花的種植也可以讓農藥的使用量降低60％～80％。

3 Bt蛋白的安全性探究

人類使用Bt蛋白的歷史已經有大半個世紀了。在此期間，科學家做了數(shù)不清的實驗，以此來評估Bt中cry蛋白的安全性。檢驗一種物質是否有毒，最直接的方法是急性經口毒性檢測。科學家用純的Bt蛋白在老鼠身上做實驗。對于老鼠來說，按照每千克體重口服3.8～5 gery蛋白的量是安全的。中國的轉基因水稻中Bt蛋白含量不超過每克2.5ug，所以一個體重60kg的人吃120t稻米也不會因為cry蛋白在人體內不能積累。如果把它加入胃液提取物中，所有的Bt蛋白會在0～7 min內被分解，這是一種容易消化的蛋白質。而且它包含了全部的人體必需氨基酸。所以，從某種來說，Bt蛋白不但沒有毒性，反而具有營養(yǎng)。

對Bt蛋白的毒理研究顯示，Bt蛋白本身是無毒的，是一種原毒素。這種原毒素可以被某些昆蟲體內的酶活化，隨后能夠結合在腸道的受體上，造成腸道穿孔。人類和絕大數(shù)動物既沒有可以激活原毒素的蛋白酶，也不存在能和Bt蛋白特異性結合的受體，所以Bt蛋白質對人類的健康沒有任何影響。況且，人類和昆蟲本來就是完全不同的物種。番茄堿、辣椒素都能殺蟲，但是并不妨礙番茄和辣椒成為人們喜愛的食物。

另外，Bl蛋白在氨基酸序列和蛋白質結構上都和人類已知的過敏原相差很大，而且沒有任何實驗證據說明它能夠引起過敏反應。美國自20世紀50年代開始大規(guī)模使用Bt蛋白作為生物農藥，迄今為止，只發(fā)現(xiàn)了兩例有爭議的過敏案例，而其中一人有嚴重的食物過敏癥。

目前，一些新的cry蛋白也已成功地從Bt蛋白中分離出來，它們可以殺滅不同的昆蟲種類，但都具有特異性高的特點。某些cry蛋白可以對抗鞘翅目昆蟲，土豆的頭號殺手——科羅拉多甲蟲以及我國重要的用材樹的天敵天牛都屬于鞘翅目，另外一些cry蛋白則針對雙翅目昆蟲。雖然雙翅目昆蟲大多不是農業(yè)害蟲，但它們能傳染疾病。蟠尾絲蟲癥又叫河盲癥，是僅次于沙眼之后的第二大致盲傳染病。而河盲癥由一種叫做黑蠅的雙翅目動物傳播，一度在非洲流行。1974年開始，聯(lián)合國衛(wèi)生組織開展了蟠尾絲蟲癥控制計劃(OCP)，這一計劃大量的使用Bt撲滅黑蠅。1985年以來，每年的Bt用量都在21萬L至40萬L之間。OCP計劃最后大獲成功，3000萬人得到了保護。據估計，因為OCP計劃直接避免盲眼的人數(shù)就有26.5萬人。Bt蛋白作為控制疾病最主要的因素之一，功不可沒。

總之，轉基因技術的誕生讓人類能夠更有效地使作物符合自己的需要。縱觀人類歷史，科學技術一再幫助人類提高了生活質量，延長了平均壽命。任何以“回歸自然”為借口而反對現(xiàn)代技術應用的行為都是不明智的。正是因為無數(shù)代人一直在努力地改造這自然界中野生的物種，人類貨架上的食品才會越來越豐富、可口，越來越健康、安全。