蛴螬是大豆、花生、马铃薯和玉米等重大粮油作物上危害最为严重的地下害虫，在我国常年危害面积超过4000万亩次，造成产量实际损失约13万吨，对粮油作物安全生产构成重大威胁，但目前针对该类害虫的转基因抗虫作物仍为空白。
近日，中国农业科学院植物保护研究所抗虫功能基因研究与利用创新团队联合武汉大学在苏云金芽胞杆菌（Bt）杀虫蛋白研究领域取得重要进展，相关研究成果″Structural basis for the assembly and translocation of the Vip1-Vip2 insecticidal binary toxin from Bacillus thuringiensis″发表于《Nature Communications》。该研究解析了二元杀虫蛋白Vip1和Vip2的复合体结构，明确了其对暗黑鳃金龟幼虫蛴螬的杀虫分子机制，为其在新型生物农药和抗虫转基因作物的开发与应用奠定了理论基础。
Vip1Ad1和Vip2Ag1是中国农业科学院植物保护研究所抗虫功能基因研究与利用创新团队鉴定并克隆的具有自主知识产权的杀虫基因，它们表达的蛋白对蛴螬展现出优良的毒杀效果，但杀虫机制尚不明确。
研究团队首次明确了Vip1蛋白七聚体的动态组装过程，并发现Vip2蛋白通过其N端结构域与Vip1七聚体结合（图1），其后变构形成线性肽链，通过Vip1七聚体孔洞进入肠道细胞内部，破坏害虫细胞骨架结构，最终完成对蛴螬的致死作用（图2）。此外，还通过绿色荧光蛋白替代Vip2的C端结构域实验，概念性验证了其靶蛋白递送的高效性。目前两家单位正在进行联合攻关，以期实现任意目标杀虫分子高效递送，为新一代抗虫微生物农药开发奠定基础。
图1 Vip1七聚体及其与Vip2蛋白复合体结构
图2 Vip1-Vip2二元杀虫蛋白分子作用机制
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来源: 中国农业科学院植物保护研究所
