张叶军

（辽宁师范大学生命科学学院，大连 116029）

将携带外源基因的DNA导入昆虫的基因组中的技术就是昆虫转基因技术，所获得的具有新导入基因表现型特性的昆虫即成为转基因昆虫。

自从1982年成功转化出首例转基因果蝇以来，转基因昆虫的研究便引起了科学家们极大的兴趣。已经获得成功的转基因昆虫有黑腹果蝇、海地果蝇、地中海实蝇、家蝇、埃及伊蚊、冈比亚按蚊、印度按蚊、五带淡色库蚊、家蚕、赤拟谷盗等与人类关系比较密切的昆虫。随着转座子、遗传标记以及基因转化系统的不断改进，对任何一种给定的昆虫进行基因转化的可行性已大大提高。如今，转基因昆虫已成功应用到人类生产生活的许多领域。

1 转基因昆虫用于农林害虫的防治

在过去的几十年中，人们对许多害虫进行了不育性研究，取得了一定的成效。但传统的不育昆虫技术（SIT）在实践过程中存在一定的缺陷，如难以快速、准确地获得单一雄虫，采用辐射不育法作用于昆虫的染色体存在随机性大、稳定性差、突变个体的生存和交配能力差等缺点。

转基因昆虫用于害虫防治，大大改进了传统的不育昆虫技术，为害虫防治提供了新的策略。利用转基因技术在雄虫中导入 “抗性”因子，或在雌虫中导入条件致死基因，并且这一致死基因或者受到阻遏表达系统的控制，或者直接作用于性染色体，都可以使雌虫死亡，快速获得单一雄虫。另外利用转基因技术可直接向环境中释放携带纯合的显性致死基因的雄虫来取代传统的辐射不育方法，当它们与野生型交配时，后代均因含有杂合的显性致死基因而死亡，相当于释放的雄虫具备不育能力，从而使害虫种群数量下降。

如今，转基因昆虫与SIT技术相结合用于农林害虫的防治，已经开始从实验室研究转入早期评估，这些评估包括在人工控制条件下大范围的不育昆虫的饲养和对转基因个体交配竞争能力的测定等。

利用转基因昆虫防治害虫，其防治对象是靶害虫而不是所有昆虫，这样既避免了农药防治的弊端，又能达到长期控制靶害虫种群的目的。

2 转基因昆虫用于致人类疾病的媒介昆虫的防治

蚊类等害虫是传播人类和动物疾病 (如疟疾、登革热、黄热病、嗜睡病等)的媒介，随着世界人口的增加，在公共卫生方面，这些虫媒的传染病仍是威胁人类健康的问题。转基因昆虫技术为削弱或阻断媒介昆虫的传播提供了新的方法。

近年来，转基因蚊的研究已取得很大进展。如Kokoza等利用埃及伊蚊Aedes aegypti的雌性特异启动子-卵黄原蛋白 (Vg)启动子来控制防御素的表达，由于防御素对病原微生物具有广谱毒杀效应，所以获得的转基因埃及伊蚊能有效干扰病原体的传播。Ito等利用斯氏按蚊Anopheles stephensi组织特异性启动子-中肠特异的羧肽酶（CP）启动子，驱动唾腺和中肠结合多肽 （SM1）的表达。由于中肠是疟原虫大量寄生的场所，在转基因斯氏按蚊体内，这种多肽可以结合在中肠上，使疟原虫失去生存环境，从而阻断了其传播。

3 转基因昆虫在分析物种进化、研究基因功能和昆虫生理学中的应用

由于许多昆虫的转座子存在种或属的特异性，在亲缘关系相近的物种中，可根据不同类型转座子的数量、移动和分布来研究物种间的进化关系。

昆虫转基因技术是分析基因功能的重要工具之一。将分离的基因导入昆虫的体内，在个体水平上验证其是否具有功能是鉴定基因功能的一种理想方法。特别是功能基因组学的研究，不仅要确定序列的编码区和非编码区，还要鉴定其相关的生物功能，转基因是人们认识不同序列功能特征的有效途径之一。

转基因昆虫应用于基因功能分析主要有以下几种策略： （1）利用转座子转座的功能，通过破坏昆虫染色体上的DNA序列，造成基因功能改变，研究目标基因改变后对昆虫生理生化的影响，再利用PCR、DNA测序等技术就可以推测出该段DNA序列对应的生物学功能； （2）利用转基因技术研究某个基因在不同时期、不同组织中的表达或者某些基因在同一时期、同一组织中的表达，主要是应用二元表达系统有条件的诱导基因的错误表达和过量表达； （3）将转基因昆虫与RNAi技术相结合实现基因敲除，单独使用RNAi时不能稳定遗传，而通过转基因技术建立一个二元表达系统，使RNAi在一定条件下表达，获得可遗传的效果，从而用于更多昆虫基因功能的研究。

转基因昆虫还可用于昆虫生理学的研究。Tan等在转基因家蚕中通过对保幼激素酯酶 （JHE）的过量表达来研究保幼激素 （JH）对昆虫变态的影响。

4 转基因昆虫用于生物反应器

生物反应器是指利用生物系统大规模生产具有重要商业价值的外源蛋白质。自1982年首次成功利用细菌生产重组胰岛素以来，各种各样的生物反应器应运而生。近年来，转基因技术与昆虫大量饲养相结合的昆虫生物反应器也被用于生产高附加值蛋白。

目前用于生物反应器的昆虫主要是家蚕和蜜蜂。家蚕具有适合大量生产特定蛋白质的绢丝腺，具有纯蛋白质的高效合成、高等真核生物的蛋白质后修饰加工、大规模生产成本低和对人畜安全等优点，被誉为最理想的生物反应器模式昆虫。利用转基因家蚕构建家蚕丝腺生物反应器可以用于大量生产人类所需的活性蛋白，目前这方面的研究已经相当成熟。蜜蜂是有着悠久饲养历史的资源昆虫，同时也是在基础理论研究领域有重大应用价值的模式昆虫。蜜蜂作为一种新型生物反应器也是极具市场潜力的，可以在蜂蛹和王浆中表达药用蛋白。

家蝇、果蝇等昆虫由于具有独特的生物学优势以及在转基因技术操作上的优势，因此国内外学者已开始探索利用转基因果蝇和转基因家蝇作为生物反应器生产高附加值蛋白。

5 利用昆虫转基因技术改良昆虫

家蚕蚕丝虽是一类性能优良的天然蛋白纤维，但其抗皱性、耐磨性、固色性、洗涤特性等存在不足，而蜘蛛的拖牵丝蛋白纤维的强度和弹性均强于蚕丝，因此有“生物钢丝”之称。利用现代生物技术，人工构建蜘蛛丝、天蚕丝等蛋白的基因，并将其导入家蚕中，可改良家蚕蚕丝的性能。最近，刘辉芬等利用piggyBac转座子将络新妇蛛Nephila clavipes的拖牵丝蛋白基因MaSp1导入到家蚕卵中，成功获得了转基因家蚕。

转基因昆虫技术也可用于天敌昆虫的改良。例如，在田间使用含铜杀菌剂时，铜对非靶标的天敌有严重不良影响，如果将来源于酵母的金属硫蛋白MT基因（CUP1）插入天敌基因组中，利用MT与重金属的结合特性使天敌对铜产生抗性，从而达到保护天敌昆虫的目的。

6 结语

随着现代生物技术的迅猛发展和人类对转基因生物的合理开发与科学管理，转基因昆虫技术必将发挥其巨大的潜能，造福于人类。