[科普中国]-原毒素

基础特征毒性

原毒素只会与特定害虫的消化道薄壁细胞或消化水解酶发生特异性结合，并不会与人、家畜等哺乳动物发生上述作用，故含有原毒素蛋白的一些农作物对人、畜等与害虫科属相差较大的动物没有毒害作用。

提取提取原毒素的技术关键有三点, 其一是采用蛋白酶抑制剂 PMSF, 可在一定程度上防止伴胞晶体在溶解过程中的降解。PMSF 是不溶于水的晶体, 易溶于甲醇、乙醇、异丙醇和乙腈, 因此必须先将其溶于醇或乙腈, 然后再加到 NaOH 溶液中。研究发现, PMSF 在乙腈中的溶解性能优于无水乙醇, 但考虑到乙腈的毒性较高, 故使用无水乙醇较好。其二, 胞晶混合物在溶解前必须用 NaCl 溶液和无菌去离子水充分洗涤, 否则碱溶后原毒素发生降解, 即使溶解液中 PMSF 的入比例增加 5 倍以上, 原毒素的降解也未能得到控制。这表明 PMSF 的抗降解能力是有限度的。其三, 所用 NaCl 溶液和 NaOH 溶液必须用灭菌去离子水配制, 尽可能减少蛋白酶的污染。

长期以来苏云金芽胞杆菌原毒素的制备一直采用碱溶纯晶体的方法, 操作繁琐, 提取量小1。

对植物病害的影响毒素在植物病害中的作用因素可划分为作用于致病性毒素和作用于致病力毒素。这两类毒素在病害防治中都有着极大的应用潜力。首先,可在活体和离体条件下有效地选择抗病植株和细胞。如毒素作为致病性因素利用,可期待获得高水平的抗性,如作为致病力因素利用,可望获得中等水平的抗性。其次,病原毒素还可为病害防治提供有效的途径。如把一种控制非专化性毒素产生的基因转移到一个对某种有害生物(如杂草)是专化性的病原菌中,从而能把这种有害生物的群体降低到一个较低的水平2。

应用杂草防治把微生物用于杂草防治，其途径之一是引入外来病原菌到当地杂草群体中,使其变为地方流行病;另一个途径是把病原菌的繁殖体的配方象化学除草剂一样直接用于杂草防治。尽管杂草生防成功的例子很有限,但借鉴微生物在其他有害生物防治中成功地应用,其途径和方法是可行的。微生物用于控制有害生物群体效果不理想或无效有很多原因。就杂草防治而言,包括接种体分布不均匀、寄主植株的空间分布不一致、病害发生所要求的环境条件可塑性狭窄以及病原菌对杂草寄主的致病力低等2。

抗虫棉转基因技术中将苏云紫杆菌产生抗虫蛋白的基因转入棉花中，使该基因在棉花中表达，合成原毒素蛋白。当害虫吃下这种蛋白并将其消化水解为较小的多肽就激活了原毒素，原毒素通过与害虫消化道上的特殊受体发生特异性结合，从而破坏消化道薄壁细胞或与消化腺产生的水解酶发生特异性结合使其失效这两种途径来阻碍害虫消化吸收营养以至于害虫不能正常发育，起到抗虫效果。

前景病原微生物致病力强弱是防治杂草成败的主要原因之一。根据当今生物及遗传工程技术的发展水平以及在其他领域的应用成果,通过基因操作,完全有可能使低致病力菌系获得强的致病能力。正如前面已经涉及的,已知某些由病原菌产生的毒素能增强病原菌对寄主的致病力。用传统的方法已经鉴定出一些控制毒素产生的专性基因,如果控制一种毒素产生的一个基因或一组基因能人工复制并转移到对某种杂草是专性的病原菌中,增强的致病力就能有效地降低杂草群体。考虑到杂草寄主病原专化性毒素的发现不多,所以更有希望的工作应重点放在控制非专化性毒素基因的复制和转移上2。