Cadherin在棉铃虫LF256品系Bt抗性中的作用开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

随着转基因棉花在我国大规模种植，不仅有效地控制棉铃虫对多种寄主作物的危害，减少化学杀虫剂的使用；而且带来了巨大的经济和社会效益。然而，转bt基因棉花在有效控制棉铃虫发生为害的同时，由于其在整个生长期持续表达bt毒素从而也对害虫抗性的演化呈现出了较高的选择压力，从而使棉铃虫对bt作物存在潜在的抗性演化风险，因此探讨bt毒素的作用机理和害虫对bt毒素抗性机理，对bt作物的持续使用具有重大意义。

目前大范围种植的bt棉花中导入的是cry1a类毒素。该毒素晶体蛋白被昆虫取食后，进入昆虫中肠系统，在中肠碱性环境，以及蛋白酶的作用下发生水解，释放出60-70kda大小比较稳定的活性多肽，这种活性多肽与中肠上皮细胞膜上的受体蛋白特异性结合后，插入中肠细胞膜形成孔洞，使得一些小分子物质如无机盐离子，小肽段及糖类能够穿过孔洞在膜内外流动[1]。中肠细胞膜内外离子流受到破坏，干扰了中肠细胞正常的生理活动，大量的离子内外流动就会引起细胞裂解，中肠上皮组织受到破坏，最终导致昆虫死亡[2]。目前，关于cry毒素的作用机理主要有两个模型：毒素穿孔模型[3]和信号转导模型[4]。无论是哪一种毒素作用机理模型，活化后cry毒素主要是与bbmv上的受体特异性识别并结合，干扰昆虫的正常生理代谢活动，最终导致昆虫死亡的过程。鳞翅目害虫体内含有的cry毒素特异识别受体主要有：类钙粘蛋白（cadherin）、氨肽酶（apn）、碱性磷酸酶（alp)等[5]，它们的改变会引起昆虫对bt毒素产生抗性。尤其是对毒素有低剂量高亲和力的钙粘蛋白是最重要的蛋白受体，在介导毒素的毒性方面起到重要作用。

钙粘蛋白是一类位于细胞膜上的ca2 离子结合蛋白，在细胞粘连、迁移、细胞骨架组织和形态发生方面具有重要作用，其分子结构由三个部分组成：胞外区、跨膜区和胞质区，该类蛋白的典型特征是在其胞外区具有重复的钙离子绑定区域，也称钙粘蛋白重复区[6]。目前已在三种鳞翅目昆虫烟芽夜峨、棉红铃虫和棉铃虫中，发现钙粘蛋白基因突变与cry1ac的抗性相关。在烟芽夜蛾中发现,钙粘蛋白基因的反转录转座子发生了插入突变以后,烟芽夜蛾就会对crylac产生抗性[7]。morin[8]等人从对cry1ac高抗的棉红铃虫品系中发现3个钙粘蛋白突变等位基因(r1,r2,r3):r1等位基因缺失了24bp,导致了8个氨基酸的缺失；r2等位基因缺失了292bp,使得在805位氨基酸出现了一个提前的终止密码子；r3等位基因缺失了126个bp,缺失42个氨基酸。而且通过抗性基因连锁实验证明了这些突变与抗性相关。xu[9]等(2005)研究发现,棉铃虫对cry1ac抗性品系gybt中发现钙粘蛋白基因的缺失突变导致截短的钙粘蛋白(仅有428个氨基酸),并通过回交试验证实该突变与抗性紧密连锁。郭京杰[10]在室内用cry1ac活化毒素连续筛选棉铃虫多代而获得对bt毒素的高抗品系gybt,并证实棉铃虫中肠bt毒素受体钙粘蛋白基因缺失突变(rl)是棉铃虫对cry1ac产生抗性的主要原因。

2. 研究的基本内容和问题

目标

明确lf256品系的抗性背景，并针对cadherin在其bt抗性中的作用进行研究。

内容

3. 研究的方法与方案

研究方法

1、生物测定：用生物测定法测定lf256品系的抗性水平

2、遗传互补分析：通过lf256品系、敏感品系scd及钙粘蛋白r1突变品系cad之间分别进行正反交，测定各母本及其后代在区分剂量下的存活率来判断lf256品系是否与钙粘蛋白r1突变有遗传互补作用

4. 研究创新点

特色或创新之处

我们所选取的实验材料LF256品系所携带的抗性基因来自田间，对其抗性特征及机理的研究对田间Bt抗性治理具有一定的指导意义

5. 研究计划与进展

2013年8月到9月间对lf256品系的抗性水平和其是否与钙粘蛋白r1突变遗传互补进行确认

2013年9月到10月份间，若有互补作用，则对lf256品系和敏感品系scd的cadherin全长的克隆，并进行序列比对

2013年11月到12月份间，整理分析数据、总结规律、撰写文章