专利名称:一种快速降解转Bt基因作物秸秆中Bt蛋白的方法
技术领域:
本发明涉及一种快速降解转Bt基因作物秸秆中Bt蛋白的方法。
背景技术:
Bt (Bacillus thuringiensis)是一种革兰氏阳性需氧型芽孢杆菌,在其芽孢形成过程中,能产生一种以上的杀虫晶体蛋白(Insecticidal crystal proteins),主要包括 CrylAa, CrylAb, Bt蛋白等。目前,转Bt基因作物是全球商品化程度最快的转基因作物之一,目前进行商业化种植的有转Bt基因水稻、玉米、棉花、马铃薯等。在我国,2009年转基因水稻获取农业部颁发的安全证书,这表明我国向转基因水稻商业化种植迈出了关键性一步。大面积种植转Bt基因作物后,会产生大量的含有Bt杀虫蛋白的植物秸秆,这些秸秆如果“秸秆还田”则使秸秆中含有的Bt杀虫蛋白进入土壤生态系统,造成Bt杀虫蛋白在土壤中的累积,从而可能影响土壤生态系统的平衡。目前,Bt蛋白失活和消除的方法主要有以下几种1、昆虫消耗即土壤中的Bt杀虫蛋白进入昆虫(包括靶标昆虫和非靶标昆虫)体内后被降解,这种方法不能够降解转Bt植物在收割前后遗留在田间的植株残体中的Bt蛋白;2、光照的作用Bt杀虫蛋白在阳光中紫外线的照射下降解而失效,但对转Bt植物的植株残体降解效果有限;3、微生物降解利用土壤微生物降解Bt蛋白,但在此降解过程中转Bt植物秸秆仍会与土壤接触,并且降解周期较长,仍会对环境造成潜在危害。因此,迫切需要一种高效安全的降解方法消除这类毒蛋白对生态环境及人类的潜在危害。
发明内容
本发明的目的是提供一种效率高、耗能少、成本低、能有效降解转Bt基因作物秸秆中Bt蛋白的方法。本发明所提供的降解转Bt基因作物秸秆中Bt蛋白的方法,包括下述步骤向转 Bt基因作物秸秆中加入碱液,室温放置20-30分钟,使转Bt基因作物秸秆与碱溶液充分接触;然后对碱液处理后的转Bt基因作物秸秆进行热处理,使转Bt基因作物秸秆中的Bt蛋白降解。其中,所述碱液具体可为PH值8-14的氢氧化钠溶液。所述转Bt基因作物秸秆与碱液的质量比具体可为1 3。所述热处理的温度为60°C _140°C,热处理的时间为0. 5h-3. Oh。所述热处理可在电热鼓风干燥箱中进行。为了提高Bt蛋白降解效率,可将转Bt基因作物秸秆在处理前,剪切成长度为 l-2cm的秸秆段。
本发明中所述转Bt基因作物秸秆具体可为转Bt基因水稻秸秆。经试验证明,本发明的方法能够高效降解转Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白。当碱液pH值为14,处理温度为80°C,处理时间为1. 时测定Bt蛋白的含量,转 Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白含量从1. 71 μ g/g降低到了 0. 44μ g/g,Bt蛋白的降解率达到 74. 03% ;当碱液pH值为12,处理温度为140°C,处理时间为1.证时测定Bt蛋白的含量,转 Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白含量从1. 71 μ g/g降低到了 0. 21 μ g/g, Bt蛋白的降解率达到 87. 69% ;当碱液pH值为14,处理温度为120°C,处理时间为1.证时测定Bt蛋白的含量,转 Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白含量从1. 71 μ g/g降低到了 0. 08 μ g/g, Bt蛋白的降解率达到 95. 57% ;当碱液pH值为12,处理温度为130°C,处理时间为2. Oh时测定Bt蛋白的含量,转 Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白含量从1. 71 μ g/g降低到了 0. 46 μ g/g, Bt蛋白的降解率达到 73. 10% ;当碱液pH值为14,处理温度为140°C,处理时间为1. 5h时测定Bt蛋白的含量,转 Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白含量从1. 71 μ g/g降低到了 0. 00 μ g/g, Bt蛋白的降解率达到 100. 00%。本发明方法简单,耗能低,能够将转Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白完全降解,具有广泛的应用领域,如生物质能源生产(秸秆沼气)、饲料加工、造纸行业等均可应用,具有极高的推广和应用价值。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明,但本法并不局限于此。下述实施例中所述实验方法,如无特殊说明,均为常规方法;所述试剂和生物材料,如无特殊说明,均可从商业途径获得。检测抗虫(Bt)蛋白的ELISA试剂盒购自美国EnviroLogix公司。实施例中使用的水稻秸秆为转基因抗虫水稻株系MSA的秸秆。转基因抗虫水稻株系MSA(即转抗虫基因水稻株系MSA)在文献“刘雨芳,苏军,尤民生,汪琼,胡斯琴,刘文海,赵士熙,王锋.转基因抗虫水稻对水稻害虫群落的影响[J].昆虫学报,2005,48 ) =544-553. ”中公开过,公众可从中国农业科学院农产品加工所获得。实施例1、降解转Bt基因水稻秸秆中Bt蛋白将转Bt基因水稻秸秆剪为Icm长的小段,称取100g,向其中加入pH值为14的 NaOH碱溶液300ml,搅拌均勻,置于室温20min使NaOH碱溶液浸入到转Bt基因水稻秸秆中,之后放入到80°C的电热鼓风干燥箱中处理1. 5h,用ELISA试剂盒测定Bt蛋白的含量, 转Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白含量从1. 71 μ g/g降低到了 0. 44 μ g/g, Bt蛋白的降解率达到74. 03% ;上述处理设三次重复,获得的结果数值为三个重复的平均值。实施例2、降解转Bt基因水稻秸秆中Bt蛋白将转Bt基因水稻秸秆剪为2cm长的小段,称取100g,向其中加入pH值为12的 NaOH碱溶液300ml,搅拌均勻,置于室温20min使NaOH碱溶液浸入到转Bt基因水稻秸秆中,之后放入到140°C的电热鼓风干燥箱中处理1.证,用ELISA试剂盒测定Bt蛋白的含量,转 Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白含量从1. 71 μ g/g降低到了 0. 21 μ g/g, Bt蛋白的降解率达到87. 69% ;上述处理设三次重复,获得的结果数值为三个重复的平均值。实施例3、降解转Bt基因水稻秸秆中Bt蛋白将转Bt基因水稻秸秆剪为Icm长的小段,称取100g,向其中加入pH值为14的 NaOH碱溶液300ml,搅拌均勻,置于室温20min使NaOH碱溶液浸入到转Bt基因水稻秸秆中, 之后放入到120°C的电热鼓风干燥箱中处理1.证,用ELISA试剂盒测定Bt蛋白的含量,转 Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白含量从1. 71 μ g/g降低到了 0. 08 μ g/g, Bt蛋白的降解率达到95. 57% ;上述处理设三次重复,获得的结果数值为三个重复的平均值。实施例4、降解转Bt基因水稻秸秆中Bt蛋白将转Bt基因水稻秸秆剪为Icm长的小段,称取100g,向其中加入pH值为12的 NaOH碱溶液300ml,搅拌均勻,置于室温20min使NaOH碱溶液浸入到转Bt基因水稻秸秆中, 之后放入到130°C的电热鼓风干燥箱中处理2. Oh,用ELISA试剂盒测定Bt蛋白的含量,转 Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白含量从1. 71 μ g/g降低到了 0. 46 μ g/g, Bt蛋白的降解率达到73. 10% ;上述处理设三个重复,获得的结果数值为三个重复的平均值。实施例5、降解转Bt基因水稻秸秆中Bt蛋白将转Bt基因水稻秸秆剪为Icm长的小段,称取100g,向其中加入pH值为8的NaOH 碱溶液300ml,搅拌均勻,置于室温20min使NaOH碱溶液浸入到转Bt基因水稻秸秆中,之后放入到140°C的电热鼓风干燥箱中处理1.证,用ELISA试剂盒测定Bt蛋白的含量,转Bt 基因水稻秸秆中的Bt蛋白含量从1. 71 μ g/g降低到了 0. 26 μ g/g, Bt蛋白的降解率达到 84. 52% ;上述处理设三次重复,获得的结果数值为三个重复的平均值。实施例6、降解转Bt基因水稻秸秆中Bt蛋白将转Bt基因水稻秸秆剪为Icm长的小段,称取100g,向其中加入pH值为14的 NaOH碱溶液300ml,搅拌均勻,置于室温20min使NaOH碱溶液浸入到转Bt基因水稻秸秆中,之后放入到60°C的电热鼓风干燥箱中处理1. 5h,用ELISA试剂盒测定Bt蛋白的含量, 转Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白含量从1. 71 μ g/g降低到了 0. 75 μ g/g, Bt蛋白的降解率达到56. 22% ;上述处理设三次重复,获得的结果数值为三个重复的平均值。实施例7、降解转Bt基因水稻秸秆中Bt蛋白将转Bt基因水稻秸秆剪为Icm长的小段,称取100g,向其中加入pH值为14的 NaOH碱溶液300ml,搅拌均勻,置于室温20min使NaOH碱溶液浸入到转Bt基因水稻秸秆中, 之后放入到140°C的电热鼓风干燥箱中处理0. 5h,用ELISA试剂盒测定Bt蛋白的含量,转 Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白含量从1. 71 μ g/g降低到了 0. 10 μ g/g, Bt蛋白的降解率达到88. 82% ;上述处理设三次重复,获得的结果数值为三个重复的平均值。 实施例8、降解转Bt基因水稻秸秆中Bt蛋白 将转Bt基因水稻秸秆剪为2cm长的小段,称取100g,向其中加入pH值为13的 NaOH碱溶液300ml,搅拌均勻,置于室温30min使NaOH碱溶液浸入到转Bt基因水稻秸秆中, 之后放入到130°C的电热鼓风干燥箱中处理2.证,用ELISA试剂盒测定Bt蛋白的含量,转 Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白含量从1. 71 μ g/g降低到了 0. 19 μ g/g, Bt蛋白的降解率达到87. 60% ;上述处理设三次重复,获得的结果数值为三个重复的平均值。
实施例9、降解转Bt基因水稻秸秆中Bt蛋白将转Bt基因水稻秸秆剪为2cm长的小段,称取100g,向其中加入pH值为14的 NaOH碱溶液300ml,搅拌均勻,置于室温20min使NaOH碱溶液浸入到转Bt基因水稻秸秆中, 之后放入到140°C的电热鼓风干燥箱中处理1.证,用ELISA试剂盒测定Bt蛋白的含量,转 Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白含量从1. 71 μ g/g降低到了 0. 00 μ g/g, Bt蛋白的降解率达到100. 00%% ;上述处理设三个重复,获得的结果数值为三个重复的平均值。
权利要求
1.一种降解转Bt基因作物秸秆中Bt蛋白的方法,包括下述步骤向转Bt基因作物秸秆中加入碱液,放置20-30分钟;然后对碱液处理后的转Bt基因作物秸秆进行热处理,使转 Bt基因作物秸秆中的Bt蛋白降解。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述碱液为pH值8-14的氢氧化钠溶液。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于所述转Bt基因作物秸秆与碱液的质量比为1 3。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其特征在于所述放置的温度为室温。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其特征在于所述热处理的温度为 600C _140°C,热处理的时间为0. 5h-3. Oh。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法,其特征在于所述热处理在电热鼓风干燥箱中进行。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其特征在于所述转Bt基因作物秸秆在加入碱液前需剪切成长度为l_2cm的秸秆段。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法,其特征在于所述转Bt基因作物秸秆为转 Bt基因水稻秸秆。
全文摘要
本发明公开了一种降解转Bt基因作物秸秆中Bt蛋白的方法。该方法包括下述步骤向转Bt基因作物秸秆中加入碱液,室温放置20-30分钟;然后对碱液处理后的转Bt基因作物秸秆进行热处理,使转Bt基因作物秸秆中的Bt蛋白降解。试验表明,在NaOH溶液pH值为14,热处理温度为140℃,处理时间为1.5h时,可将转Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白完全降解,降解率达到100.00%。本发明方法简单,耗能低,能够将转Bt基因水稻秸秆中的Bt蛋白完全降解,可避免将转Bt基因水稻秸秆投放到环境后所带来的潜在不利影响。
文档编号A62D101/28GK102210918SQ201110073349
公开日2011年10月12日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者刘阳, 赵辉欣, 邢福国 申请人:中国农业科学院农产品加工研究所