目前针对半翅目褐飞虱等刺吸性口器害虫具有明显毒性的Bt Cry毒素鲜有报道。已知的作用模型显示Cry毒素在靶标昆虫消化道内的作用机制包括晶体蛋白的溶解、原毒素的活化、毒素与中肠受体蛋白的结合及中肠上皮细胞膜穿孔的生成等步骤。在上述过程中Cry原毒素蛋白在靶标昆虫消化道内的活化及活化后的毒素片段与中肠受体蛋白的正确结合是引发Cry杀虫作用的最关键步骤。　　本研究选取对鳞翅目、鞘翅目及双翅目蚊子有效的 Cry1Ac、Cry3Aa和 Cry4Ba毒素蛋白，并对 Cry1Ac进行改造，得到了删除Helixα1的突变株Cry1Ac-α，利用膜饲喂法分别测定了上述Cry蛋白及突变株对褐飞虱若虫的毒力。结果显示所有供试Cry毒素均无法对褐飞虱产生较好的毒性作用。其中，Cry1Ac对褐飞虱的毒力作用相对较好，Cry1Ac原毒素的LC50为198.92μg/mL，Cry1Ac活化毒素的LC50为450.18μg/mL，改造后的Cry1Ac-α毒素的LC50为166.92μg/mL，毒性作用较原毒素有小幅提高，但只有 Cry1Ac对鳞翅目原始靶标的近1/200；而 Cry3Aa毒素对褐飞虱则显示出极其微弱的毒性作用，其原毒素及活化毒素对褐飞虱的 LC50分别达到了1810.50μg/mL和2895.55μg/mL；此外Cry4Ba对褐飞虱的毒性作用也不明显，其原毒素和活化毒素对褐飞虱的LC50分别为760.83μg/mL及523.16μg/mL。因此，从生测结果来看，褐飞虱对上述Cry毒素均不敏感。从Cry毒素发挥杀虫作用的两个关键环节（毒素的水解活化及其与昆虫中BBMV的结合）对褐飞虱若虫的不敏感性机制进行了分析。首先，分别对3种Cry毒素在褐飞虱中肠酶作用下的水解及稳定性进行了研究。结果显示Cry1Ac原毒素能够顺利地被褐飞虱肠道酶液水解成为稳定的~65 kDa片段，且与半胱氨酸蛋白酶的激活与否无关，但活化片段略大于胰蛋白酶水解产生的~60 kDa的 Cry1Ac毒性片段；从Cry3Aa的情况来看，无论有没有激活半胱氨酸蛋白酶，肠腔酶液对Cry3Aa都没有水解作用，不能将Cry3Aa正确水解至~55 kDa的活性片段，而肠膜酶液对其也只具有很有限的水解作用；而激活了半胱氨酸蛋白酶活性的肠腔酶液则能够对 Cry4Ba原毒素进行水解，并达到胰蛋白酶水解的活性片段大小，但在16 h时水解也并不完全。其次，分析了预活化的3种Cry毒素与褐飞虱中肠的结合特异性。结果显示经胰蛋白酶活化后的Cry1Ac、Cry3Aa、Cry4Ba毒素均能够与褐飞虱及其原始靶标昆虫中肠 BBMV在不同的程度上特异性结合。其中， Cry4Ba与褐飞虱中肠BBMV的结合能够被N-乙酰葡萄糖胺竞争，而Cry1Ac毒素与褐飞虱中肠 BBMV的结合并未被 N-乙酰半乳糖胺所竞争。Cry3Aa毒素与黄粉虫及褐飞虱中肠BBMV的结合则并未被上述两种糖所竞争，即Cry1Ac及Cry3Aa虽然能够与褐飞虱中肠BBMV产生特异性结合，但其结合的位点并非常规Cry作用机制中的糖蛋白。研究证实了3种典型Cry毒素对非Bt靶标昆虫褐飞虱没有明显毒性作用，分析了造成褐飞虱对Cry毒素不敏感的潜在因素。研究结果揭示了Cry毒素在褐飞虱等半翅目刺吸式口器昆虫消化道内的作用情况，初步解释造成3种Cry毒素对褐飞虱无法产生毒性作用的原因。不但为通过分子技术改造Cry毒素、开发对褐飞虱等非 Bt靶标昆虫具有明显毒性的新型毒素提供依据，也为进一步拓展Bt Cry毒素的杀虫谱，扩大Cry毒素应用范围研究奠定基础。