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转基因植物是发达国家目前研究的热点。针对具体的病虫害,己经成功地培育出苏云金芽孢杆菌伴胞晶体的转基因作物“抗虫棉”,防治棉铃虫,取得良好成效。但尚无构建出广谱性的抗性植物,能够即抗真菌病害又抗病虫害。
几丁质是病原真菌和昆虫病虫害的重要结构成分。几丁质是真菌的细胞壁骨架成分,同时,几丁质是昆虫的虫卵外壳和胃食膜的主要组成成分。并且,动物、植物和人体内没有几丁质。
因此,几丁质是防治真菌病害和昆虫病害最佳的靶标。
植物中有降解几丁质的几丁质酶,也是植物防御免疫系统的重要分子。但是,病原真菌在侵染植物时,其细胞壁几丁质会脱去乙酰基,变为壳聚糖;植物体内没有壳聚糖酶,不能防御变换几丁质细胞壁的真菌,这是病原真菌逃脱植物免疫攻击的保守策略。研究表明:不仅植物病原真菌有这种现象,动物和人的病原真菌,尤其是“超级真菌”,也存在一样的分子机制。同时,昆虫的几丁质由于乙酰化程度不一样,植物几丁质酶也不能防御昆虫。有研究利用其它物种来源,特别是微生物来源的几丁质酶,作为生防制剂或者构建转基因植物,但防治效果不佳;其原因在于几丁质酶对壳聚糖或低乙酰化的几丁质活力不佳,也造成几丁质酶虽然长期被作为最有潜力的生防制剂,但几十年研究并没有发现广谱活力的几丁质酶。
针对此问题,我们开发了融合链霉菌GH19几丁质酶和GH46壳聚糖酶的新型几丁质酶,该酶能够对几丁质和壳聚糖都保持高活力,在抗真菌测试中,对所有测试真菌均表现出上佳的活力,而对照单独几丁质酶和单独壳聚糖酶则只对某些真菌有效。已获得国家发明专利1项 ( ZL201810757488.0),申请国家发明专利1项。下一步项目开发计划是:将此基因转入大豆、棉花、玉米、白菜等作物中,进行转基因育种,旨在构建出广谱抗真菌病害抗虫的作物。本发明同时能够开发出药物产品,用于动物和人的真菌病害防治。