Bt Cry毒素对蜜蜂中肠上皮细胞电生理研究

Bt cry1Ab and cry1Ac genes were used widely in transgenic crops. The cry1Ah gene was one of the novel insecticidal genes cloned from Bacillus thuringiensis isolate BT8 which exhibited high toxicity against lepidopteran larvae. Cry1Ah protein showed higher toxicity to Asian corn borer (Ostrinia furnacalis) than that of any other cry1A genes. The cry1Ah gene was a candidate gene for insect resistant transgenic corn research. In this study, a whole-cell patch-clamp technique was used to study effects of Bt Cry toxin on honey bee Apis mellifera midgut epithelium ion channels and explore the mechanisms of the effect of Bt toxin on honey bee in order to provide a basis of Bt toxin to target or non-target organisms risk assessment.

Bt cry1Ab和cry1Ac基因在转基因作物中应用最广。新型杀虫蛋白基因cry1Ah基因是中国农业科学院从Bt菌株BT8中鉴定克隆的，其编码蛋白对鳞翅目害虫具有强毒力，尤其对亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）的毒力强于目前使用的cry1A类基因。转cry1Ah基因抗虫玉米具有很好的应用前景。本项目拟通过膜片钳技术研究Cry毒素对西方蜜蜂Apis mellifera上皮细胞离子通道的影响，探讨Bt毒素对蜜蜂影响的作用机理，为Bt毒素对靶标或非靶标生物的毒性研究提供依据。

转Bt cry基因作物的种植面积逐年增加。蜜蜂通过采集和取食花粉暴露在表达杀虫蛋白的转基因植物下。意大利蜜蜂是中国的主要饲养蜂种，对作物授粉和保持生态平衡起着重要的作用。本项目通过解剖工蜂，培养获得大量分离的蜜蜂细胞，利用膜片钳技术全细胞记录模式研究Bt毒素对蜜蜂脑神经细胞兴奋性的影响。Bt毒素在10ng/ml和100ng/ml浓度下短时间（3-5min）条件下对蜜蜂脑神经元的阈电流没有显著改变，表明对脑神经细胞兴奋性没有显著影响。本项目同时完成了对生存、行为和中肠细菌群落结构影响的研究。在实验室条件下， Cry1Ah 毒素（1ng/ml, 10ng/ml 和 10000ng/ml）和Cry1Ie毒素（20ng/ml、200ng/ml 和 20 g/ml ）对意大利蜜蜂工蜂的存活率、寿命、取食行为和学习行为未见不利影响；Cry1Ie毒素对意大利蜜蜂工蜂中肠细菌群落结构没有显著影响。本项目首次将膜片钳技术应用于转基因植物对蜜蜂的安全性研究中，首次开展了CryIe毒素对蜜蜂的安全性研究，为转基因植物的安全性评价提供了理论依据和技术参考。