Nature Communications | 巴斯夫研究揭示苏云金芽孢杆菌Cry蛋白控制转基因大豆植物中的线虫！

植物寄生线虫（PPNs）是全世界主要的农业害虫，每年造成约800亿美元的损失。行耕作物的损失主要是由于胞囊线虫（Heterodera和Globodera属）、根结线虫（Meloidogyne属）和根腐线虫（Pratylenchus属）造成的。大豆胞囊线虫（SCN），Heterodera glycines，是美国大豆最主要的害虫，造成的产量损失是第二大原因的两倍以上，也是巴西大豆的主要害虫之一。H. glycines可以减少30-50%的产量，即使在地上症状不明显或不明显的田地。在美国，对线虫的控制依赖于使用具有原生抗性的品种、轮作和杀线虫种子处理。原生抗性的一个来源，来自于植物引种（PI）88788，来自于高拷贝数的rhg1-b等位基因。PI 88788现在用于美国种植的95-98%的抗H. glycines的大豆品种中，但是它对这种害虫的有效性最近开始下降。

苏云金芽孢杆菌（Bt）是一种革兰氏阳性的孢子状细菌，能产生各种各样的杀虫蛋白，包括Cry（晶体）蛋白家族。Bt蛋白是农业中使用最广泛的天然杀虫剂之一。农作物已经被改造成可以表达Bt杀虫蛋白，用于控制鳞翅目和鞘翅目等害虫，产生了商业产品，在过去25年里为农民带来了巨大的利益。Bt杀虫剂在农业方面的安全记录可以追溯到半个多世纪前，对环境和人类健康没有重大风险。一些Bt蛋白已被证明对线虫有活性，但到目前为止，市场上还没有控制线虫的转基因作物。

2021年6月，国际权威学术期刊Nature Communications发表了来自巴斯夫（BASF）公司的最新相关研究成果，题为A Bacillus thuringiensis Cry protein controls soybean cyst nematode in transgenic soybean plants的研究论文。

由于广泛使用的源自遗传系PI 88788的大豆原生抗性效果缓慢下降，对控制SCN新解决方案的需求变得越来越迫切。因此，开发用于控制SCN的转基因性状是非常有意义的。在这篇文章中，科研人员报告了一种苏云金芽孢杆菌δ-内毒素，Cry14Ab，可以控制转基因大豆的SCN。在秀丽隐杆线虫中的实验表明，该蛋白控制线虫的机制涉及破坏肠道，类似于用于控制昆虫Cry蛋白的机制。与对照植物相比，表达Cry14Ab的植物在虫害发生30天后，囊肿数量明显减少。田间试验还显示，与对照植物相比，SCN的卵数减少，表明这种蛋白在控制大豆PPN方面有很好的潜力。

图1：液体生物测定孔中的秀丽隐杆线虫的显微照片

图2：细菌培养物的显微照片

图3：Cry14Ab在液体生物试验中对秀丽隐杆线虫的影响

图4：用蛋白酶处理Cry14Ab

图5：全长与截断、荧光标记与未标记的Cry14Ab在液体生物试验中对秀丽隐杆线虫的影响

图6：将牛血清白蛋白和Cry14Ab进行荧光标记并喂给秀丽隐杆线虫，以观察其对肠道的影响

图7：显微镜下观察H. glycines对荧光标记的Cry14Ab的摄取情况

图8：评估了Cry14Ab减少温室中种植的植物根部感染H. glycines的能力

图9：在PI 88788衍生的大豆品种Jack中，评估了Cry14Ab在温室中减少H. glycines繁殖的能力

图10：在PI 88788衍生的大豆品种Jack中，评估了Cry14Ab在田间减少H. glycines繁殖的能力

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