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Transgenic plants expressing the AalT/gna fusion protein show increased resistance and toxicity to both chewing and sucking pests

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Insect Science 2016年第2期23卷 265-276页

作者： Shu-Min Liu Jie Li Jin-Qi Zhu Xiao-Wei Wang Cheng-Shu Wang Shu-Sheng Liu Xue-Xin Chen Sheng Li Key Laboratory of Insect Developmental and Evolutionary Biology Institute of Plant Physiology and Ecology Shanghai Institutes for Biological Sciences Chinese Academy of Sciences Shanghai State Key Laboratory of Rice Biology and Ministry of Agriculture Key Laboratory of Agricultural Entomology Institute of Insect Sciences Zhejiang University Hangzhou China

The adoption of pest-resistant transgenic plants to reduce yield losses and de- crease pesticide use has been successful. To achieve the goal of controlling both chewing and sucking pests in a given transgenic plant, we generated transgenic tobacco, Arabidopsis, and rice plants expressing the fusion protein, AalT/gna, in which an insecticidal scor- pion venom neurotoxin （Androctonus australis toxin, AalT） is fused to snowdrop lectin （Galanthus nivalis agglutinin, gna）. Compared with transgenic tobacco and Arabidop- sis plants expressing AaIT or gna, transgenic plants expressing AalT/gna exhibited increased resistance and toxicity to one chewing pest, the cotton bollworm, Helicoverpa armigera. Transgenic tobacco and rice plants expressing AalT/gna showed increased resistance and toxicity to two sucking pests, the whitefly, Bemisia tabaci, and the rice brown planthopper, Nilaparvata lugens, respectively. Moreover, in the field, transgenic rice plants expressing AalT/gna exhibited a significant improvement in grain yield when infested with N. lugens. This study shows that expressing the AalT/gna fusion protein in transgenic plants can be a useful approach for controlling pests, particularly sucking pests which are not susceptible to the toxin in Bt crops.

关键词： AalT AalT/gna chewing pest gna fusion protein pest control resistance sucking pest toxicity transgenic plant

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Ferritin acts as a target site for the snowdrop lectin （gna） in the midgut of the cotton leafworm Spodoptera littoralis

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Insect Science 2008年第6期15卷 513-519页

作者： Amin Sadeghi Guy Smagghe Paul Proost Els J.M. Van Damme Laboratory of Agrozoology Department of Crop Protection Laboratory of Biochemistry and Glycobiology Department of Molecular Biotechnology Faculty of Bioscience Engineering Ghent University Ghent Rega Institute Laboratory of Molecular Immunology Kathofieke Universiteit Leuven Minderbroedersstraat 10 B-3000 Leuven Belgium

The snowdrop lectin gna （Galanthus nivalis agglutinin） has been shown to possess insecticidal activity to a range of economically important insect pests. However, the precise mechanism of insecticidal action of gna against insects remains unknown. In this investigation, we attempted to purify and identify receptor（s） responsible for binding of gna in the larval midgut of a major lepidopteran pest （the cotton leafworm, Spodoptera littoralis） to better understand its mode of action. Therefore, cytoplasmic as well as membrane proteins from 800 larval midguts were chromatographed on a column with immobilized gna. Sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis analysis of the proteins eluted from the gna column followed by sequencing of the gna-binding proteins and BLAST analyses revealed that the N-terminal sequences of a 24 kDa polypeptide purified from the cytoplasmic and membrane protein fraction revealed sequence similarity to sequences encoding heavy chain homologs of ferritin from Manduca sexta （76% sequence identity）, Calpodes ethlius （80% sequence identity） and Bombyx mori （61% sequence identity）. Furthermore, the N-terminal sequence of a 31 kDa polypeptide from the membrane protein fraction showed sequence similarity to a light chain homolog of ferritin from Manduca sexta （88% sequence identity）.

关键词： ferritin Galanthus nivalis agglutinin gna Lepidoptera midgut receptors Spodoptera littoralis

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Transgenic rice homozygous lines expressing gna showed enhanced resistance to rice brown planthopper

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Chinese Science Bulletin 2001年第20期46卷 1698-1703页

作者： SUN Xiaofen TANG Kexuan WAN Bingliang Ql Huaxiong LU Xinggui State Key Laboratory of Genetic Engineering Institute of GeneticsSchool of Life SciencesFudan UniversityShanghai 200433China Hybrid Rice Research Center Hubei Academy of Agricultural SciencesWuhan 430064China

Mature seed-derived callo from two elite Chinese japonica rice (Oryza saliva L.) cultivars Eyi 105 and Ewan 5 were co-transformed with two plasmids, pWRG1515 and pRSSgnal, containing the selectable marker hygromy-cin phosphotransferase gene (hpt), the reporter β-glu-curonidase gene (gusA) and the snowdrop (Galanthus nivalis) lectin gene (gna) via particle bombardment. 61 independent transgenic rice plants were regenerated from 329 bombarded calli. 79% transgenic plants contained all the three genes, revealed by PCR/Southern blot analysis. Western blot analysis revealed that 36 out of 48 gna-containing transgenic plants expressed gna (75%) at various levels with the highest expression being approximately 0.5% of total soluble protein. Genetic analysis confirmed Mendelian segregation of transgenes in progeny. From the R2 generations whose R1 parent plants showing 3:1 Mendelian segregation patterns, we identified five independent homozygous lines containing and expressing all the three transgenes. Insect

关键词： Oryza saliva L. gna transgenic rice bioassay feeding test.

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gnaQ/gna 11突变在葡萄膜黑色素瘤中的研究进展

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中华实验眼科杂志 2018年第10期36卷 791-795页

作者：郑磊(综述) 张国明(审校) 暨南大学附属深圳市眼科医院深圳518040

葡萄膜黑色素瘤（UM）是成人眼内常见的原发性恶性肿瘤，不仅影响患者的视功能，还易导致死亡。虽然近30年涌现了许多UM的局部治疗方法，但患者的生存率一直未得到改善，主要原因是对于UM的发病机制所知甚少。gnaQ和gna 11基因负责编码... 详细信息

葡萄膜黑色素瘤（UM）是成人眼内常见的原发性恶性肿瘤，不仅影响患者的视功能，还易导致死亡。虽然近30年涌现了许多UM的局部治疗方法，但患者的生存率一直未得到改善，主要原因是对于UM的发病机制所知甚少。gnaQ和gna 11基因负责编码G蛋白α亚基q族多肽，许多研究表明这2种基因在UM中具有很高的突变率，可能驱动UM的早期生长。本文就gnaQ和gna 11突变后的功能学改变，以及基因突变所致UM恶性增生相关的信号通路展开综述，以期为UM的早期筛查和靶向药物研究提供参考。

关键词：葡萄膜黑色素瘤 gnaQ基因 gna 11基因基因突变

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生物鉴定和喂养试验证明gna赋予转基因水稻纯系对褐飞虱的抗性(英文)

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复旦学报（自然科学版） 2001年第1期40卷 108-111,116页

作者：唐克轩万丙良孙小芬戚华雄卢兴桂复旦大学生命科学学院遗传工程国家重点实验室上海200433 湖北农科院杂交水稻研究中心湖北武汉430064

参照Rao等 (1998)的褐飞虱生物鉴定和喂养方法 ,用水稻褐飞虱生物Ⅰ型的一龄若虫食喂 ,用基因枪法获得 2个转基因水稻纯系 .这 2个纯系均含有并表达潮霉素抗性基因 (hpt)、gusA报告基因和雪花莲凝集素基因 (gna) .褐飞虱生物鉴定和喂养... 详细信息

参照Rao等 (1998)的褐飞虱生物鉴定和喂养方法 ,用水稻褐飞虱生物Ⅰ型的一龄若虫食喂 ,用基因枪法获得 2个转基因水稻纯系 .这 2个纯系均含有并表达潮霉素抗性基因 (hpt)、gusA报告基因和雪花莲凝集素基因 (gna) .褐飞虱生物鉴定和喂养试验表明 ,水稻纯系对褐飞虱具有显著的抑制作用 .具体表现为降低褐飞虱成活率和繁殖力、延缓褐飞虱发育以及减少褐飞虱进食量 .通过褐飞虱生物鉴定和喂养试验证明 ,表达gna的转基因水稻纯系对严重危害水稻生产的褐飞虱具有抗性作用 .

关键词：水稻 gna 转基因水稻生物鉴定喂养试验褐飞虱抗性

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表达雪花莲凝集素(gna)的转基因水稻纯系抗褐飞虱

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科学通报 2001年第13期46卷 1108-1113页

作者：孙小芬唐克轩万丙良戚华雄卢兴桂复旦大学生命科学学院遗传学研究所遗传工程国家重点实验室上海200433 湖北省农业科学院杂交水稻工程技术中心武汉430064

利用基因枪法将含有潮霉素抗性基因ｈｐｔ，ｇｕｓＡ报告基因和雪花莲外源凝集素基因ｇｎａ的２个质粒（ｐＷＲＧ１５１５和ｐＲＳＳＧＮＡ１）共转化粳稻品种鄂宜１０５号和鄂晚５号种子胚诱导的愈伤组织．从轰击的３２９块愈伤组织... 详细信息

利用基因枪法将含有潮霉素抗性基因ｈｐｔ，ｇｕｓＡ报告基因和雪花莲外源凝集素基因ｇｎａ的２个质粒（ｐＷＲＧ１５１５和ｐＲＳＳＧＮＡ１）共转化粳稻品种鄂宜１０５号和鄂晚５号种子胚诱导的愈伤组织．从轰击的３２９块愈伤组织中共再生出６１株独立转基因植株．ＰＣＲ／Ｓｏｕｔｈｅｒｎ　ｂｌｏｔ分析显示，７９％的转基因植株含有所有３个外源基因．Ｗｅｓｔｅｒｎｂｌｏｔ分析发现，４８株含ｇｎａ基因的转基因植株中有３６株（７５％）在不同水平上表达了ＧＮＡ，ＧＮＡ最高表达量占总可溶性蛋白的０．５％．遗传分析证实外源基因在转基因后代植株中大多以孟德尔方式遗传．从其Ｒ１代为３：１孟德尔分离方式遗传的后代Ｒ２代植株中，鉴定出含有并表达所有３个外源基因的５个独立转基因植株纯系．褐飞虱生物鉴定和喂养试验表明，转基因纯系对褐飞虱具有显著的抑制作用，具体表现为降低褐飞虱存活率和繁殖力、延缓褐飞虱发育进度及减少褐飞虱进食量，即表达ＧＮＡ的转基因水稻纯系对褐飞虱具有抗性作用．

关键词： gna 转基因水稻生物鉴定喂养试验雪花莲凝集素褐飞虱抗性作用

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褐飞虱喂养试验显示表达gna的转基因水稻纯系抗褐飞虱(英文)

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复旦学报（自然科学版） 2001年第5期40卷 477-482页

作者：唐克轩费炯姚剑虹孙小芬万柄良戚华雄卢兴桂复旦大学生命科学学院遗传工程国家重点实验室上海200433 湖北农科院杂交水稻研究中心武汉430064

利用基因枪法将含有３个不同基因（ｈｐｔ，ｇｕｓ和ｇｎａ）的质粒ｐＷＲＧ１５１５和ｐＲＳＳＧＮＡ１共同转化粳稻品种鄂晚５号成熟胚诱导的愈伤组织．共再生出３５株独立转基因植株．ＰＣＲ／Ｓｏｕｔｈｅｒｎ印迹法分析发现，８３... 详细信息

利用基因枪法将含有３个不同基因（ｈｐｔ，ｇｕｓ和ｇｎａ）的质粒ｐＷＲＧ１５１５和ｐＲＳＳＧＮＡ１共同转化粳稻品种鄂晚５号成熟胚诱导的愈伤组织．共再生出３５株独立转基因植株．ＰＣＲ／Ｓｏｕｔｈｅｒｎ印迹法分析发现，８３％的转基因植株含有所有３个外源基因．Ｗｅｓｔｅｒｎ印迹法分析发现７９％的含ｇｎａ基因的转基因植株以不同水平表达ＧＮＡ。遗传分析证实外源基因在转基因植株后代中以孟德尔方式遗传．从其Ｒ１代亲本为孟德尔３：１方式遗传的Ｒ２代中，鉴定出２个含有所有３个外源基因的独立转基因植株纯系．这些纯系具有相似的外源基因表达量．褐飞虱喂养试验表明，这些纯系对褐飞虱具有显著的抑制作用．这些揭飞虱抗性提高的转基因纯系将应用于水稻抗虫育种中．实验证明，通过遗传转化和筛选可获得含在农业上有应用价值基因的转基因水稻纯系．

关键词：转基因水稻分离分析抗虫育种褐飞虱 gna 基因表达抑制作用遗传转化

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导入gna和Bar基因获得抗褐飞虱和抗除草剂的转基因水稻

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植物保护学报 2007年第5期34卷 555-556页

作者：于恒秀赵志鹏王玲刘巧泉龚志云顾铭洪扬州大学教育部植物功能基因组学重点实验室扬州225009

褐飞虱（brown planthopper，BPH）是世界上，尤其是我国及许多亚洲国家水稻生产的最主要害虫之一。培育抗稻飞虱的水稻品种是一种最经济有效的防治方法，同时可以避免化学农药的使用对环境造成的破坏。一些植物凝集素（phytohem agglut... 详细信息

褐飞虱（brown planthopper，BPH）是世界上，尤其是我国及许多亚洲国家水稻生产的最主要害虫之一。培育抗稻飞虱的水稻品种是一种最经济有效的防治方法，同时可以避免化学农药的使用对环境造成的破坏。一些植物凝集素（phytohem agglutinin，PHA）对褐飞虱具有毒性，其中又以雪花莲凝集素（galanthus nivals agglutinin，gna）对褐飞虱的毒性最强，对哺乳动物毒副作用极低。[第一段]

关键词：抗褐飞虱转基因水稻 Bar基因抗除草剂 gna 导入雪花莲凝集素植物凝集素

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农杆菌介导的马铃薯gna基因遗传转化及转基因马铃薯的抗蚜虫鉴定

农杆菌介导的马铃薯GNA基因遗传转化及转基因马铃薯的抗蚜虫鉴定

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作者：侯书国东北师范大学

学位级别：硕士

gna(雪花莲凝集素)是第一个利用甘露糖亲和层析法分离出的植物凝集素。因为它的甘露糖特异结合性,gna被划分在单子叶植物甘露糖结合凝集素家族。研究表明,gna能结合植物害虫肠道细胞的甘露糖残基,并且能够抵抗害虫肠道蛋白酶的降解,因... 详细信息

gna(雪花莲凝集素)是第一个利用甘露糖亲和层析法分离出的植物凝集素。因为它的甘露糖特异结合性,gna被划分在单子叶植物甘露糖结合凝集素家族。研究表明,gna能结合植物害虫肠道细胞的甘露糖残基,并且能够抵抗害虫肠道蛋白酶的降解,因此具有多种抗虫功效。因为gna具有抗虫功效,利用gna基因改良作物以增强其抗虫性的研究已被广泛进行。迄今,全世界已有十多种植物获得了转gna基因抗虫植株,并且均表现出一定的抗虫性。为了控制蚜虫本身对马铃薯造成的的危害,并切断由蚜虫引起的马铃薯病毒病的传播等问题,本实验建立了马铃薯的再生体系和农杆菌介导的马铃薯转化体系,利用农杆菌LBA1100 (含水稻韧皮部特异表达启动子启动gna表达的双元载体pCAMBIA3300-gna)介导转化三个马铃薯品种,转化后获得马铃薯再生植株113株。对转化后的马铃薯进行PCR、PCR-Southern、ELISA等分子生物学检测和抗除草剂鉴定,证明gna基因已整合到马铃薯基因组。通过对转gna马铃薯进行抗蚜虫鉴定,结果证明转gna马铃薯对桃蚜具有显著的抗性作用。

关键词：马铃薯根癌农杆菌遗传转化 gna 抗蚜虫

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Bt基因与gna基因融合基因的构建、表达及其生物活性研究

Bt基因与GNA基因融合基因的构建、表达及其生物活性研究

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作者：许静华中农业大学

学位级别：硕士

水稻在生长过程中受到多种害虫的危害,苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis,Bt)是目前应用最多的杀虫微生物。自从1987年报道第一例转基因作物以来,已经有很多水稻品系转入了各种Bt cry基因,并能对鳞翅目害虫表现出抗性。但尚没有发... 详细信息

水稻在生长过程中受到多种害虫的危害,苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis,Bt)是目前应用最多的杀虫微生物。自从1987年报道第一例转基因作物以来,已经有很多水稻品系转入了各种Bt cry基因,并能对鳞翅目害虫表现出抗性。但尚没有发现一种Bt基因对水稻同翅目重要害虫如褐飞虱(Nilaparvata lugens)等有杀虫活性。同时,害虫可能会对Bt产生抗性。尽管还没有在大田实验中害虫表现对转Bt水稻抗性的报道,但在室内实验中,已经有害虫表现出了对Cry蛋白的抗性。构建抗虫融合基因会是一种新的有效的方法用以解决这些问题。雪花莲外源凝集素(Galanthus nivalis agglutinin,gna)是一种甘露糖专一识别的植物凝集素。研究表明人工喂食gna和转gna作物都对飞虱表现出一定的毒力。所以,gna为可以作为一个很好的候选基因用以和Bt构成融合基因。为此,本研究将Bt杀虫蛋白Cry1Ac结构域Ⅰ部分基因序列与成熟gna蛋白基因序列进行融合,以期使其表达一种对鳞翅目和同翅目害虫均具有良好抗虫活性的新的杀虫蛋白。获得的主要研究结果如下:1.首先分别单独克隆出CrylAc结构域Ⅰ部分基因序列与成熟gna蛋白基因序列,再连接到克隆载体pCR2.1上,构建融合基因(Cry1Ac/gna)。将融合基因克隆到原核表达载体pET11a上,即pET11a-Cry1Ac-gna,再转化大肠杆菌(Escherichia coli,***)。结果显示能够表达得到含有gna成熟蛋白结构和Cry1Ac蛋白结构域Ⅰ的融合蛋白。经凝血活性测定表明该融合蛋白具有凝血活性。另外,生物测定实验也表明融合蛋白对褐飞虱仍保持有gna蛋白应具有的杀虫活性。2.设计引物从含有融合基因的pET11a载体上分别PCR扩增出融合基因、单独的Cry1Ac基因和单独的gna基因,再连接到T载体上,转化大肠杆菌***。经过检验测定后,将三个基因分别克隆到植物表达载体pCAMBIA1300s上,即构建了转化载体pCAMBIA1300s-Cry1Ac-gna,pCAMBIA1300s-Cry1Ac,pCAMBIA1300s-gna,并成功转化农杆菌EHA105。3.通过共侵染法将三个转化载体转化水稻粳稻品系中花11,目前已经得到转融合基因的抗性愈伤。

关键词： Cry1Ac gna 融合基因农杆菌中花11

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