biểu hiện trong thực vật
Hầu hết gen kháng côn trùng đợc sử dụng trong công nghệ gen thực vật có nguồn gốc từ vi khuẩn. Thời kỳ đầu chúng thờng đợc đa vào cây trồng ở dạng nguyên vẹn []. Mặc dù cây trồng biến đổi di truyền có khả năng kháng côn trùng đặc hiệu, nhng ngay sau đó ngời ta nhận thấy mức độ biểu hiện các gen tự nhiên của vi khuẩn trong thực vật thờng rất thấp, không đủ để bảo vệ cây trồng chống lại một số loài sâu hại chính [], []. Một trong những nguyên nhân là gen ở vi sinh vật nói chung và ở vi khuẩn Bt nói riêng có tỉ lệ Adenin/ Timin (Adenyl/ Thymin) khá cao, trong khi mã giàu Adenin/ Timin rất hiếm gặp ở thực vật. Do vậy, thực vật không có nhiều ARN vận chuyển phù hợp với mã di truyền của gen vi khuẩn. Ngoài ra, các gen cry tự nhiên còn mang các đoạn tơng tự đuôi polyA trong vùng mang mã, dấu hiệu dừng đối với ARN polymeraza II cũng nh các đặc tính khác nên không thích hợp để biểu hiện trong thực vật. Khi thực vật dịch mã một gen ngoại lai giàu Adenin/ Timin th- ờng xảy ra hiện tợng ngừng trong bộ máy ribosom làm cho sinh tổng hợp protein bị kết thúc sớm do vậy khả năng dịch mã bị giảm [], [], [], [].
Để tăng cờng sự biểu hiện của gen kháng côn trùng, ngời ta đã sử dụng đoạn khởi động mạnh để điều khiển gen, cắt bớt gen và biến đổi mã di truyền của chúng cho phù hợp với mã thực vật. Nhiều nhóm nghiên cứu đã tiến hành tổng hợp nhân tạo một phần hoặc toàn phần gen kháng côn trùng và sử dụng các mã di truyền phù hợp với từng loài cây trồng nhất định [], [], [], [], [], [], []. Ngoài ra, các trình tự nh
đuôi polyA, trình tự ATTTA, vùng giàu Adenin/ Timin nhiều khi cũng đợc loại bỏ để tăng cờng biểu hiện gen. Với những cải biến di truyền này, mức độ biểu hiện của hàng loạt gen kháng côn trùng trong cây chuyển gen đã tăng lên rất nhiều lần so với gen tự nhiên. Hoạt tính độc của protein tinh thể độc cải biến có thể cao gấp 100 lần so với hoạt tính của protein tự nhiên [], [], []. Điển hình của hớng nghiên cứu cải biến gen tự nhiên, Perlak & đtg đã tiến hành thay thế các trình tự Adenin/ Timin của gen cryIA(b) và cryIA(c) bằng các trình tự Guanin/ Xytonin (Guanin/ Cytonin) mà vẫn giữ nguyên trình tự aa của protein [], []. Các gen cải biến này, dới sự điều khiển của đoạn khởi động mạnh, đã đợc chuyển vào giống bông Coker 312 với mức độ biểu hiện protein tăng 100 lần []. Tơng tự nh vậy, gen mã hoá CryIIIA phân lập từ chủng Bt tenebrionis đợc chuyển vào cây khoai tây tạo khả năng kháng bọ cánh cứng Colorado giảm thiệt hại đáng kể do bệnh này gây ra. Biểu hiện của cryIIIA đợc tăng cờng nhờ trình tự Guanin/ Xytonin từ 36% đợc nâng lên 44% []. Voisey & đtg cũng đã thành công trong việc biến đổi gen cryIB tăng hàm lợng protein CryIB []. Những thành công này chủ yếu thu đợc trên đối tợng cây hai lá mầm []. Đối với cây một lá mầm, Koziel & đtg đã tổng hợp nhân tạo đoạn gen cryIA(b) mã hoá trình tự aa từ 1-648 của gen cryIA(b) nguyên vẹn chủng Bt kurstaki HD-1. Gen này đợc thiết kế lại dựa trên cơ sở một số mã di truyền của vi khuẩn đợc thay bằng mã di truyền của ngô với trình tự Guanin/ Xytonin tăng từ 37 lên 65%. Sau đó chúng đợc chuyển vào ngô và đợc các đoạn khởi động đặc hiệu khác nhau điều khiển biểu hiện sản sinh protein CryIA(b) ở những mô đặc hiệu là nguồn thức ăn của sâu hại. Các thử nghiệm đồng ruộng cho thấy ngô chuyển gen có khả năng tự vệ đối với sự tấn công của sâu đục thân ngô Châu Âu (Ostrinia nubilalis) ngay trong trờng hợp thử nghiệm 2000 ấu trùng/ cây []. Cheng & đtg đã thiết kế vectơ mang gen cry cải biến hoàn toàn (cryIA(c) và cryIA(b)), gen hpt và gen gus để chọn lọc các thể biến nạp. Các gen này đợc điều khiển bởi CaMV35S-P, Ubi-P và có hiệu quả biểu hiện khá cao []. Nayak & đtg cũng đã tổng hợp gen cryIA(c), thiết kế kết cấu gen Ubi1-P mang đoạn intron 1 - cryIA(c) - NOST để chuyển vào phôi giống lúa Indica IR64 và thu đợc 6 dòng lúa có khả năng kháng sâu đục thân Scirpophaga incertulas nhờ chứa gen