دلتا اندوتوکسینی که در باکتری تجمع مییابد، یک فرم پیشتاز است. بعد از اینکه این پروتئین توسط حشره هضم شد، توسط پروتئاز برش خورده و پروتئین کوچکتری ایجاد میشود که خاصیت سمی دارد. این پروتئین به سطح داخلی معده حشره چسبیده و باعث آسیب به سطح اپی تلیومی آن میشود. در نتیجه حشره قادر به غذا خوردن نمیباشد و گرسنگی منجر به مرگ حشره میشود. احتمالا تنوعی که در جایگاه اتصال این سموم در حشرات وجود دارد، باعث اختصاصیت بالای انواع اندوتوکسین ها شده است.سم باسیلوس تورینژنسیس کشف جدیدی محسوب نمیشود، اولین ثبت اختراع برای استفاده از آن به عنوان محافظت از محصولات کشاورزی، به سال ۱۹۰۴ میلادی برمیگردد. در طی سالیان متمادی، تلاشهای زیادی برای تجاری سازی آن به عنوان آفتکش دوستدار طبیعت شده است. اما خاصیت زیست تخریب پذیری که دارد محبوبیت آن را کاهش داده است. زیرا باید به طور مکرر در طی رشد محصول استفاده گردد و همین موضوع هزینه کشاورزی را افزایش خواهد داد. بنابراین تحقیقاتی صورت گرفت تا نیازی به استفاده ی مکرر آن نباشد. یک روش با استفاده از مهندسی پروتئین بود که ساختار توکسین را طوری تغییر میداد که پایدارتر شود. یک روش دیگر مهندسی محصولات کشاورزی بود به نحوی که سم توسط خود گیاه تولید شود.
کلونینگ ژن دلتا اندوتوکسین در ذرتذرت یکی از محصولاتی است که به خوبی توسط آفتکش های سنتی محافظت نمیشود. یک آفت مهم، حشره ی حفرکننده اروپایی (Ostirinia nubilialis) است که بوسیله تخم هایی که در سطح زیرین برگ میگذارد و درون گیاه ایجاد تونل میکند، بنابراین آفات از تماس با آفت کش های پاشیده شده بر سطح گیاه در امان میمانند. اولین تلاش برای مقابله با این آفت از طریق مهندسی گیاهان در سال ۱۹۹۳ انجام شد که در اثر آن گیاه قادر خواهد بود خود دلتااندوتوکسین از نوع CryA(b) را بسازد.پروتئین CryA(b) دارای ۱۵۵ اسیدآمینه است که ناحیه ای که دارای خاصیت سمی است بین اسیدآمینه های ۲۹ تا ۶۰۷ قرار دارد. بنابراین آنها به جای اینکه ژن کامل را کلون کنند، قطعهای را ساختند که حاوی ۶۴۸ کدون اول پروتئین بود و آن را وارد ذرت کردند. این تغییراتی که روی ژن انجام دادند، منجر به افزایش بیان ژن در گیاه ذرت شد. بطور مثال از کدون هایی در ژن مصنوعی استفاده کردند که توسط گیاه ذرت بیشتر قابل شناسایی بودند و همچنین میزان بازهای CG ژن را به ۶۵درصد رساندند. در حالی که میزان CG در ژن اولیه ۳۸درصد بود.این ژن مصنوعی درون یک وکتور کاست بین یک پروموتور و سیگنال پلیآدنیلاسیون ویروس موزاییک گل کلم قرار داده شد. و بوسیله بمب باران با ریز پرتابه های پوشیده شده با DNA وارد جنین ذرت شد. سپس جنین ذرت را کشت داده تا به گیاه بالغ تبدیل شود و آنگاه با آزمون PCR روی DNA استخراج شده از گیاه و با استفاده از پرایمر ژن مصنوعی ساخته شده و وجود ژن سم در گیاه را تایید کردند.قدم بعدی استفاده از یک آزمون ایمونولوژیک بود تا تشخیص دهیم که دلتااندوتوکسین توسط گیاه ترانسفورم شده تولید میشود. نتیجه این بود که ژن مصنوعی واقعا فعال است اما میزان سمی که توسط هر گیاه تولید میشود، متفاوت است و محدودهای از ۱۵۰_۲۵۰ نانوگرم از میزان کل پروتئین را شامل میشود. این تفاوت احتمالا به خاطر اثر موقعیتی بوده، بدین معنا که میزان بیان یک ژن کلون شده در یک گیاه و یا حیوان اکثرا تحت تاثیر جایگاهی قرار دارد که ژن در آن کلون شده است.آیا گیاهان ترانسفورم شده در مقابل حشره حفرکننده اروپایی مقاوم شدند؟ این موضوع با آزمایش گیاهان در مزرعه بررسی شد که در آن گیاهان ترانسفورم شده و گیاهان معمولی را به طور معمولی با لارو آلوده کردند و اثرات تخریبی آن طی شش هفته بررسی شد. ویژگیهای مورد بررسی، میزان تخریب وارد شده به برگ گیاهان آلوده توسط لارو درون گیاه بود. درهر دو مورد گیاه ترانسفورم شده نتیجه ی بهتری از گیاه نرمال نشان داده بودند. بالاخص طول تونل در گیاه ترانسفورم شده از ۴۰٫۷cm به ۶٫۳cm کاهش پیدا کرده بود که این نشانه ی مقاومت قابل توجه گیاه در برابر لارو است.
کلونینگ ژن دلتا اندوتوکسین در کلروپلاستیکی از مسائل مطرح شده در مورد غلات این بود که شاید ژنهای کلون شده در گیاهان اصلی به علف های هرز منتقل شوند. از نظر بیولوژیکی این مساله غیرممکن است زیرا گرده هایی که توسط گیاه اصلی تولید میشود فقط قادر است تخمک همان گونه را بارور سازد، بنابراین انتقال یک ژن از محصول اصلی به گیاه هرز غیر ممکن است. یک دلیل که چنین مساله ایی را غیرممکن ساخته است، قرا دادن ژن درون ژنوم کلروپلاست به جای هسته است و به همین خاطر، از آنجا که گرده ی گیاهان دارای کلروپلاست نیستند، ژن مورد نظر قادر به جابجایی از گیاه اصلی به علف هرز نمیباشد.References:Gene Cloning & DNA Analysis (Introduction) by T.A BrownGenomes3 by T.A Brown