农药在农作物病虫害防治发挥过重要作用。但大量农药使用的弊端也逐步显露，如增加生产成本、农药残留超标、作物药害、环境污染和农药中毒等，特别是长期喷施农药会诱发害虫产生抗药性，导致大剂量的农药都无法杀死害虫。

　　鳞翅目的棉铃虫、玉米螟虫等危害棉花和玉米生长，是导致植物严重减产的主要罪魁祸“虫”。如玉米螟不仅造成玉米减产10%~30%，同时诱发籽粒因感染黄曲霉毒素等真菌引起的霉变，严重影响玉米籽粒的品质。苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）产生的Bt蛋白对已知的500多种鳞翅目、鞘翅目和双翅目等害虫有特异性的杀死作用。

　　Bt蛋白以原毒素形式存在，进入到昆虫的消化道后，利用肠道内的蛋白酶水解将原毒素转型为毒性多肽分子，并与昆虫肠道上皮细胞表面的特异受体结合，诱发细胞膜穿孔甚至裂解，导致昆虫死亡。Bt蛋白这种特异型、标靶性的防治效果很神奇，对没有这种特异受体的其它昆虫、人、哺乳动物和家禽而言，都是无毒害的，是一种能正常消化的普通蛋白质，所以其安全性毋庸置疑。在美国转基因抗虫作物商业化应用之前，Bt生物农药已广泛使用数十年，其安全性得到验证。美国国家环境保护局（EPA）和美国食品药品监督管理局（FDA）在批准转基因抗虫作物上市前，充分的安全评价实验证实转基因抗虫作物的安全性。

　　科学家将Bt基因转入玉米和棉花等作物中，产生的Bt蛋白就可以杀死玉米螟和棉铃虫等害虫，开启了转Bt基因抗虫农作物研发与应用的新时代。但Bt基因的发现和转基因应用经历了近百年的历程。

　　1901年，日本学者Ishiwata捕获家蚕猝倒病的元凶，首次分离出一种能够杀死家蚕的细菌。

　　1911年，德国科学家Ernst Berliner分离这种细菌并命名苏云金芽孢杆菌，提出了用该菌防治农业害虫的设想。

　　1938年，第一例商业化的Bt杀虫剂在法国上市。目前，苏云金芽孢杆菌杀虫制剂在杀虫防虫仍旧功效不减。

　　1956年，Angus发现苏云金芽孢杆菌的杀虫利器就是其伴孢晶体蛋白，取名为Bt毒蛋白。

　　1987年，第一个转基因植物—转Bt基因烟草在比利时诞生。

　　1988年，孟山都公司利用Bt基因获得第一批转基因抗虫棉。

　　1995年，转Bt基因玉米、棉花和马铃薯作物首次在美国和加拿大商品化。

　　种植转基因抗虫农作物大幅度降低了农药的使用量，减少了害虫造成的损失，相对于农药只对在作物表面的害虫有效，转基因抗虫作物对藏在植株内部的害虫，如茎秆种欧洲玉米螟和棉花球里的棉铃虫有很好的防治效果。2010年美国种植的Bt作物已有40余种，全球抗虫作物种植面积达到了5860万公顷。2022年美国Bt玉米和Bt棉花种植面积占比分别达84%和89%。在中国，Bt抗虫转基因棉花成为种植面积最大的转基因抗虫作物，占棉花总种植面积的90%以上。近10年来，转基因抗虫和抗除草剂玉米、大豆和棉花在全球大面积推广，转基因种子的年产值就达到62亿美元，有效减少农药使用、提高作物产量与品质，促进了农业生产方式的变革和可持续发展。

                                                 生物育种玉米                        常规玉米　　

学术支持

　　中国农业科学院生物技术研究所

　　中国农业生物技术学会

　　保定学院

　　科普作者

　　张海文 中国农业科学院生物技术研究所研究员

　　配图制作

　　孙欣悦