[00891389]微生物源农作物杀虫新基因资源的挖掘和利用

农作物抗虫品种培育及新型生物农药的研发是中国绿色发展和参与国际竞争的重大战略需求，但中国具有自主知识产权的杀虫新基因匮乏，处处受制于国外跨国生物公司的基因专利。项目组根据中国西南生态区生物多样的特点，多年来对芽胞杆菌资源进行了系统调查和搜集，并对杀虫基因资源进行了深度挖掘，获得了一大批具有自主知识产权且类型丰富的新型杀虫基因，为满足中国这一重大战略需求提供重要的基因资源。 主要技术内容如下： 1)首次构建了西南生态区杀虫微生物资源库。20年来重点在西南原始生态区（原始森林、冰川、草原、湿地等）系统采集土壤样本5万余份，分离鉴定获得具有杀虫防病作用的菌株1万6千余株，其中苏云金芽胞杆菌（BT菌）5467株，鉴定获得166株四川生态区特有菌株，绘制了3株新亚种菌株基因组完成图，揭示了西南生态区杀虫菌株独特的进化地位和生物多样性的遗传学基础。 2)首次发现西南区BT菌含有梭形、大菱形、米粒形、不规则形等新型杀虫晶体类型，克隆并获得47个模式杀虫新基因，均获得国际杀虫基因命名委员会的正式命名。其中Ⅰ类新基因12个，占国际Ⅰ类模式基因总数的15.4%，中国的80%；Ⅱ类新基因9个，Ⅲ类新基因5个，Ⅳ类新基因10个，营养期vip杀虫新基因7个，cyt杀虫新基因4个。 3)获得了对农作物重大害虫具有杀虫效果的新基因25个，首次发现对水稻褐飞虱具有杀虫活性的BT基因Cry30Fa1，并且获得了对玉米螟、棉铃虫和线虫等具有杀虫活性的Ⅰ类模式基因。 4)构建META基因克隆技术对资源菌株所蕴含的模式新基因进行大规模系统鉴定和克隆，提高了对特有生态区稀有杀虫基因资源的挖掘效率。 项目授权专利情况: 该项目获得具有中国自主知识产权的发明专利共35项，其中新方法发明专利1项，新杀虫基因发明专利28项，新杀虫菌株发明专利6项。专利所有权人为四川农业大学。 项目技术经济指标、应用情况: 1)获得转化Cry30Fa1新基因的抗褐飞虱纯合水稻抗性品种3个，抗性级别达到高抗3级及以上，抗性检测由中国科学院遗传发育所、中国水稻研究所、湖北省农业科学院和福建省农业科学院生物技术研究所在国家转基因重大专项框架下合作检测，转基因抗虫品系R818、明恢86和闽恢3301已进入中间实验阶段。 2)Cry71Aa1和Cry72Aa1玉米螟杀虫新基因分别与四川农业大学玉米研究所、福建省农科院生物技术所、先正达中国公司合作进行转基因抗虫玉米品种培育。 3)Cry54Aa1基因与中国科学院遗传发育研究所合作进行抗螟虫转基因水稻品种培育。 该项目所发掘的基因资源是独特的新模式基因，与目前国内外生产上应用的杀虫基因同源性低，能有效解决长期使用单一杀虫基因带来的抗性丧失的风险；同时可显著提高中国在该领域的国际核心竞争力。该项目所获得的新模式基因已列入国家转基因农作物新品种培育重大专项开展联合攻关，获得的转基因品系已处于中间试验阶段，为中国转基因农作物新品种培育作好了重要的战略储备，具有重要的应用价值。随着转基因作物的进一步全球化和商业化，新杀虫基因资源的开发和利用将会带来巨大的经济和生态效益。