综述环境胁迫对Bt作物效应的影响（2020.1.31 Plant Biotechnology Journal）

苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，Bt）是一类革兰氏阳性土壤菌，普遍存在于自然界的各种生态系统中。Bt在芽孢形成过程中产生的具有杀虫活性的伴孢晶体（ICP），这是Bt的一个重要特征。Bt杀虫特性也主要由ICP决定，ICP主要由Cry和Cyt两种蛋白基因编码，不同的Bt菌株可以产出的ICP包含不同的Bt毒素，比如Bt菌株HD-73只产生包含Cry1Ac的毒素，而另一个菌株HD1则可以产生五种不同的Cry毒素。

Bt毒素只对靶标害虫有杀虫活性，能够用来防治鳞翅目、鞘翅目、同翅目及膜翅目的一些昆虫，甚至对螨类和原生动物也能起到一定程度的杀虫效果，而对人畜和其他非靶标天敌昆虫无害，同时在自然界中容易降解，有利于保护生态环境，在农业害虫防治及人类公共卫生疾病防控上具有重要的应用价值。

Bt作物已经商业化种植20多年了，它们已被证明在控制目标害虫方面非常有效。然而，Bt作物在各种形式的环境胁迫下会变得低效，这一领域的大多数研究都考虑了环境胁迫对Bt杀虫蛋白水平或目标害虫死亡率的影響，但没有同时考虑两者，导致缺乏相关机理分析。近日西班牙莱达大学农业技术中心作物与森林科学系Paul Christou团队在Trends in Plant Science上在线发表了题为“The Impact of Environmental Stress on Bt Crop Performance”的综述，在这篇综述中，作者批判性地回顾了以前关于环境胁迫对Bt作物有效性影响的研究。同时发现，以往大量的研究数据不足以可靠地预测极端气候条件下Bt作物的表现。

在该文中作者提到，Bt作物控制害虫的有效性在很大程度上归因于各种环境胁迫引起的Bt毒素水平的波动。而目前的数据表明，Bt基因的下调并不总是降低Bt毒素的水平，而低水平的Bt毒素并不总是降低Bt作物对靶标害虫的有效性。

在Bt作物中，Bt杀虫蛋白水平随着温度升高、盐度升高、干旱和二氧化碳浓度升高而下降。环境胁迫对表达多个Bt基因的Bt作物有效性的影响比较缺乏，因为迄今为止，除了两份报告外，所有的报告都考虑了表达单一Bt基因的作物，而在商业Bt品种中，叠加Bt性状变得越来越普遍。植物次生代谢物对Bt作物的影响程度还不清楚，尽管有几种代谢物被认为是一种应激反应。这些代谢产物可能独立与害虫发生相互作用，也可能与Bt杀虫蛋白发生协同或拮抗作用，但这些相互作用是直接的还是间接的尚不清楚，其作用机制尚未被研究。众所周知，各种胁迫因素会影响昆虫的适应能力，包括杀虫剂和高温，而在Bt作物环境试验中，环境胁迫对昆虫的直接影响通常被忽视。

作者表示：目前我们对环境因素如何影响Bt作物有效性的理解不足以可靠地预测Bt作物在未来环境情景中的表现，需要进行进一步的多学科研究，考虑环境胁迫对植物和害虫的影响，以及植物和害虫之间的相互作用，以产生可靠和可靠的数据，进而制定有效的战略和政策，以便在具有挑战性的环境条件下继续受益于Bt技术。