（一）Bt的发现史

1901年，日本学者石渡繁胤（Ishiwata）从染病的蚕蛾体液中首次分离出了这种细菌，将其命名为 Bacillus Sotto。这位日本学者还发现Bt杆菌对鳞翅目昆虫有杀虫活性，但非常遗憾，菌株在当时的条件下没有保存下来。

1915年，另一位科学家Berliner分离到一种类似于Bt杆菌的细菌，他发现这种菌在芽孢形成过程中，其一端会出现小的包含物，但受当时实验的局限性，Berliner没有确定这种小包含物与杀虫活性的相关性。 

二十世纪 50 年代，人们才确定Bt 菌的杀虫活性与伴胞晶体有关。在芽孢形成过程中，苏云金杆菌会产生大量的伴胞晶体，伴胞晶体由具有高度特异性杀虫活性的结晶蛋白组成，这种蛋白通常被称为杀虫晶体蛋白（Insecticidal Crystal Proteins, ICPs）或δ－内毒素或苏云金杆菌毒蛋白（Bt toxin，这里的毒仅指对昆虫有毒杀作用），即我们所谓的“Bt蛋白”。编码杀虫晶体蛋白的基因一般位于苏云金芽孢杆菌的质粒上，苏云金芽孢杆菌可以含有多种杀虫晶体蛋白基因，同种杀虫晶体蛋白基因也可以在多种不同的菌株中存在。目前人们已从不同的Bt菌的亚种中分离出对不同昆虫（如鳞翅目、鞘翅目、双翅目等）和无脊椎动物（如寄生线虫、原生动物等）有特异毒杀作用的杀虫晶体蛋白。

Bt伴胞晶体随着昆虫的摄食进入到昆虫的消化道，并释放出以原毒素形式存在的杀虫晶体蛋白，在昆虫幼虫的中肠道内，借助于蛋白酶的水解，原毒素转型为毒性多肽分子。活化了的毒素可以与敏感昆虫中肠道上皮细胞表面的特异受体相互作用，诱导细胞膜产生一些孔道，扰乱细胞的渗透平衡，并引起细胞肿胀甚至裂解，伴随着上述过程昆虫幼虫将停止进食，最终导致死亡。

具体来讲，Bt杀虫晶体蛋白的作用过程可划分为7个步骤：原毒素溶解、原毒素酶解、毒素分子穿过围食膜、毒素分子与受体的结合、毒素分子插入膜中、小孔的形成、中肠细胞失去离子平衡裂解。

Bt杀虫晶体蛋白一般为碱溶性，即需要在碱性条件下才能溶解，毒蛋白才能活化。不同昆虫的消化道的pH环境不一样，这将直接影响Bt杀虫蛋白的杀虫活性。比如Cry1-蛋白作用的鳞翅目昆虫的消化道的pH 值为10-11，在这种碱性条件下，Cry1 原毒素才能被蛋白酶降解为活性毒素。原毒素能否激活是产生毒性的首要条件。

因此，杀虫晶体蛋白能够使昆虫致死需要具备下面两个条件：1）碱性的消化道环境和蛋白酶以激活毒蛋白；2）毒蛋白与消化道上的受体发生不可逆结合。这两个条件缺一不可，同时也使得Bt蛋白具有专一性地杀死昆虫而对人和哺乳动物无害的特点。

（二）Bt的应用史

1915年，苏云金芽孢杆菌的另一位发现者Berliner提出了用病原微生物防治农业害虫的设想。

1938年，第一例商业化的Bt 杀虫剂（商品名为Sporeine）在法国被应用。

20世纪50年代，Bt杀虫剂逐渐开始在美国兴起。DNA 重组技术的发展大大促进了Bt杀虫晶体蛋白的应用。Schnepf 和Whiteley两位科学家将Bt菌库斯塔克亚种（subsp. Kurstaki）菌株HD-1中的杀虫晶体蛋白基因克隆到大肠杆菌的质粒中，实现了Bt 杀虫晶体蛋白基因的第一次克隆。随后，人工重组Bt工程菌的出现，克服了用天然Bt菌生产Bt杀虫制剂效率低、成本高的缺点。至今，已经有超过200种Bt制剂在美国环保署注册。

但是，Bt制剂稳定性较差，易分解，影响了其在田间的施用效果。因此，在植物中表达Bt基因进而开发转基因抗虫作物成为了更优的选择。

1987年，第一个转Bt基因植物——转Bt基因烟草诞生，随后Bt基因被导入各类作物中。1995年，转Bt基因玉米、棉花和马铃薯3个作物首次在美国和加拿大实现了商品化。2013年，全球转Bt 作物种植面积维持在7000万公顷以上。其中，包含Bt的两种或三种复合性状的转基因作物面积为4700万公顷，占到了转基因作物总种植面积的26%。

在我国，Bt棉花的种植彻底拯救了整个棉花产业。上世纪90年代初，棉铃虫在中国棉产区爆发，由于缺乏有效的施药管理，棉铃虫对农药的耐药性极高，传统农药完全无法抑制棉铃虫的蔓延，广大农民面对绝收的棉田束手无策。1995年，在政府的引导下，转基因棉花进入863重大研究专项，开始在河北省试验种植。两年后，由于其出色的防治效果，开始在华北地区大面积推广Bt抗虫棉。20多年过去了，截至2014年，我国转Bt棉的种植面积近390万公顷，农民对Bt棉花的采用率达到93%。中国棉花种植业再也没能受到棉铃虫的侵袭。

Bt蛋白在棉花上的成功应用开始让科研人员将其尝试性地应用于其它作物，目前也取得了可观的成果。2009年，由华中农业大学自主育成的“华恢一号”和其杂交种“Bt汕优63”两个Bt抗虫水稻同时获得了农业部颁发的转基因安全证书，这一事件标志着我国的转Bt基因作物应用又向前迈进了一大步。