將抗蟲植物的抗蟲基因用限制性內切酶“切下”,導入棉花基因中,再用酶將抗蟲基因與棉花基因連接起來,最後培養成植株,得到的棉花就是抗蟲棉。
抗蟲棉分為轉基因單價抗蟲棉和轉基因雙價抗蟲棉。 轉基因單價抗蟲棉是將壹種細菌來源的、可專門破壞棉鈴蟲消化道的Bt殺蟲蛋白基因經過改造,轉到了棉花中,使棉花細胞中存在這種殺蟲蛋白質,專門破壞棉鈴蟲等鱗翅目害蟲的消化系統,導致其死亡,而對人畜無害的壹種抗蟲棉花。
其核心技術於1995年申請國家發明專利,1998年正式授權,2001年該專利被國際知識產權組織及國家知識產權局授予發明專利金獎。它標誌著我國成為繼美國之後,世界上獨立自主研制成功抗蟲棉的第二個國家。
抗蟲棉之所以抗蟲,是因為外源Bt基因整合到棉株體中後,可以在棉株體合成壹種叫δ-內毒素的伴孢晶體,該晶體是壹種蛋白質晶體,被鱗翅目等敏感昆蟲的幼蟲吞食後,在其腸道堿性條件和酶的作用下,或單純在堿性條件下,伴孢晶體能水解成毒性肽,並很快發生毒性。
毒性發作的大致過程是,δ-內毒素被昆蟲取食後,在昆蟲中腸內溶解為前毒素,經中腸蛋白酶水解,釋放出活力片段。活力片段穿過圍食膜,與中腸上皮細胞刷狀緣膜的受體結合,進壹步插入膜內,形成孔洞或離子通道。引起離子滲透,水隨之進入中腸細胞,導致細胞膨脹破裂。
另外,離子梯度的破壞,也擾亂了中腸內正常的跨膜電勢及酸堿平衡,影響養分的吸收。使幼蟲停止取食、麻痹,最後死亡。由於人體和多數動物的胃腸是酸性的,因此,這類蛋白對人體和多數動物無毒。