鱗翅目昆蟲中腸Bt殺蟲蛋白受體研究進展

張 龍， 古麗·庫爾班， 張紹會， 馬小麗

新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，新疆生物資源基因工程重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830046

蘇云金芽孢桿菌(Bacillusthurngiensis， Bt)在芽孢形成過程中產(chǎn)生殺蟲晶體蛋白(insecticidal crystal proteins， ICPs)和在對數(shù)生長中期分泌營養(yǎng)期殺蟲蛋白(vegetative insecticidal proteins， Vips)(Estruchetal.，1996)。ICPs分為Cry殺蟲蛋白和Cyt殺蟲蛋白2類，其中，Cry殺蟲蛋白是目前應(yīng)用最廣泛的Bt殺蟲蛋白，其亞組達79個(Clairmontetal.，1998； Schnepfetal.，1998； https:∥camtech-bpp.ifas.ufl.edu/old_name_new_name/)。Bt殺蟲蛋白只對靶標(biāo)害蟲(主要是鱗翅目、雙翅目和鞘翅目昆蟲)起作用，對人畜及生態(tài)環(huán)境無害(Sanahujaetal.，2011; Schnepfetal.，1998)。將Bt殺蟲蛋白基因轉(zhuǎn)到棉花GossypiumherbaceumLinn.、玉米ZeamaysL.、水稻OryzasativaL.、甘蔗SaccharumofficinarumL.,、茄子SolanummelongenaL.和大豆Glycinemax(Linn.) Merr.等農(nóng)作物中，可有效減少靶標(biāo)害蟲對農(nóng)作物的危害。然而，自1989年小菜蛾P(guān)lutellaxylostella(L.)被報道對Bt殺蟲蛋白產(chǎn)生抗性以來(Tabashniketal.,1990)，害蟲對Bt殺蟲蛋白的抗性呈逐年增長的趨勢。

目前,Bt殺蟲蛋白殺蟲機制和鱗翅目昆蟲對Bt殺蟲蛋白抗性機制尚未研究清楚。Bt殺蟲蛋白殺蟲機制主要有Bravo模型(Knowles & Ellar，1987)、Zhang模型(Zhangetal.，2005)及Jurat-Fuentes模型(Jurat-Fuentes & Adang，2006)等；昆蟲對Bt殺蟲蛋白抗性機制主要有促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase， MAPK)信號通路模型(康師，2018; Guoetal.，2015)和CAD錯誤定位(cadherin mislocalization)模型(Xiaoetal.，2017)等。

目前,普遍接受的Bt殺蟲蛋白殺蟲機制主要經(jīng)歷3個階段：

(1)活化。Bt原毒素(分子質(zhì)量130～140 ku)被昆蟲取食后以晶體形式進入中腸，隨即被堿性消化液和相應(yīng)蛋白水解酶識別并水解為55～65 ku的活化殺蟲蛋白核心。N端測序表明,Bt殺蟲蛋白的酶切位點在結(jié)構(gòu)域I的螺旋α-1前端的Arg28處(Liu，2020)；

(2)結(jié)合。活化的殺蟲蛋白穿過圍食膜(peritrophic membrane， PM)，并與昆蟲中腸刷狀緣膜囊泡(brush-border membrane vesicles, BBMV)受體結(jié)合。一種模型表明，Cry殺蟲蛋白單體與鈣黏蛋白(cadherin， CAD)結(jié)合后，會進一步加工形成殺蟲蛋白低聚物……