棉花抗虫基因工程

本文综述了棉花抗虫基因工程在环境保护和持续农业中的意义,其所采用的技术路线及Bt抗虫棉商品化应用的现状,并讨论了Bt棉抗性预防的可能对策。     

抗虫杂交棉F1代与亲本Bt蛋白表达量及抗虫差异性研究

对转 Bt基因抗虫杂交棉正、反交 F1代与抗虫亲本的 Bt蛋白表达量及抗棉铃虫差异性研究表明 :抗虫亲本与其杂种 F1代均高抗棉铃虫 ,但抗虫亲本的抗虫性略好于其杂种 F1代 ,并且明显地高于非抗虫亲本 ;正、反交杂种 F1代间的抗虫性几乎没有差异。生长前期的抗虫性好于后期 ,同一时期嫩叶或侧枝生长点的抗虫性好于幼蕾。抗虫亲本叶片和花瓣的 Bt蛋白含量明显地高于其杂种 F1代 ,抗虫亲本功能叶的 Bt蛋白含量明显地高于其上部非功能叶 ,而杂种 F1代功能叶的 Bt蛋白含量则明显地低于其上部非功能叶。盛花期后至吐絮期前 ,叶片和花瓣的 Bt蛋白表达量明显增加 ,在抗虫亲本中表现最为明显。与叶片相比 ,在花瓣中检测到的 Bt蛋白含量极低。正、反交 F1代间的 Bt蛋白表达量差异较小或无规律可循     

转基因抗虫玉米研究及应用

Bt是转基因抗虫玉米育种应用的主要外源基因,包含编码杀虫晶体蛋白(ICPs)的Cry类和Cyt类基因,以及编码营养期杀虫蛋白(Vip)的vip类基因.迄今已有40余种转Bt基因玉米事件被26个国家批准进入商业化种植或饲料食品加工.目前,Bt基因研发仍在进行,并逐步向分离克隆和改造新基因以及构建高效表达载体方向发展.转Bt基因育种工程逐渐扩大靶标昆虫抗性范围,并向复合性状抗虫玉米发展.转化技术亦向高效化和安全化发展.综述了Bt基因作用机理、转Bt基因玉米研发及应用,拟为我国转Bt基因抗虫玉米研发提供参考.     

转基因抗虫棉抗虫性状的遗传研究

转 Bt基因抗虫棉新棉 33B和 GK- 1 2对棉铃虫具有显著的抗性。盛蕾期饲喂抗虫棉株系72 h后 ,初孵棉铃虫幼虫死亡率分别为 86.8%、75 .1 % ,对照 TM- 1、泗棉 3号、苏棉 1 2号三个常规品种 (系 )初孵幼虫死亡率分别为 1 0 .9%、1 3.9%、9.2 %。转 Bt基因抗虫棉的杂种一代能明显延缓棉铃虫的发育进程。饲喂新棉 33B、GK- 1 2与常规品种 (系 )的杂种一代 72 h后 ,存活幼虫以1龄虫为主 ,分别占 92 .4%、85 .1 % ,并有少量 2龄幼虫。而同批次对照苏棉 1 2号和泗棉 3号以 2龄虫为主 ,分别占 89.6%、86.8% ,并有少量的 3龄虫出现。以抗虫棉与常规棉杂种 F1叶片饲喂棉铃虫 ,其发育进度较取食对照品种的延缓 1个龄期。转 Bt基因抗虫棉抗虫性状的遗传是受一对显性基因控制的。 Bt基因是以单一位点的方式整合到棉花基因组 ,不存在多位点的整合方式     

转Bt基因抗虫杂交棉的光合性状遗传分析

NCⅡ遗传交配设计是既可用于群体遗传参数估算又可用于配合力分析的设计方法 ,常用于作物的产量及构成因素、品质、种子性状等优势测定和基因的遗传效应分析。近几年来也被用于水稻光合性状的配合力和遗传力分析[1 ] 、甘蔗光合性状的遗传分析和高光效亲本的评价[2 ] ,但在棉花光合性状的遗传效应方面 ,只针对部分优势组合或品种有少数的研究报道[3 ,4 ] 。为了揭示抗虫棉与抗虫棉杂交后代的产量及主要光合性状的遗传表现 ,选用一组国外培育的转Bt棉品系和国内自育的一组转Bt抗虫棉品种 (系 )进行杂交 ,根据基因加性 显性的遗传模型 ,对亲…     

不同类型抗虫陆地棉对红铃虫的抗性研究

2001―2002年，以33份次陆地棉新品种(新品系或新组合)为材料,对不同类型棉花的抗红铃虫性进行了研究。抗虫鉴定在网室进行,以种子虫害率为抗虫鉴定指标,以鄂棉18为感虫对照品种,根据棉花受红铃虫危害情况将棉花的抗虫性分为免疫(I)、高抗(HR)、抗虫(R)、中抗(MR)、感虫(S)和高感(HS) 6级。试验结果表明,对红铃虫表现高抗的品     

利用 F2 转 Bt 基因抗虫杂交棉新策略

通过不同抗虫棉品系间互交、后代选择的方法选育出聚合整合位点不同的Bt基因纯合抗虫棉种质,开展了培育以 F2 利用为目的的杂交种探索研究.类似 F2 世代 Bt 基因的不同分离类型,聚合有不同数目 Bt 基因的棉株在整个生育期对棉铃虫有显著的抗虫性.并且与单价抗虫棉时空表达一致,生育前期抗虫性好,毒蛋白表达量高,中、后期抗虫性有所下降,毒蛋白表达量降低.因此,用其作为亲本配置抗虫杂交种,是利用棉花F2 杂种优势的途径之一.     

外源抗虫基因对棉花杂种优势的影响

利用3种不同外源抗虫基因棉及其受体和同一常规棉杂交,研究外源抗虫基因对棉花杂交F1的抗虫性和主要农艺性状的影响。结果表明,3种外源基因对杂交F1的优势影响较一致。杂交F1的抗虫性没有杂种优势,不同发育阶段叶片的抗虫性均不高于其抗虫亲本,但和其抗虫亲本有相似的时间变化规律。在花铃期杂交F1的不同器官的抗虫性差异     

转育Bt抗虫基因棉与常规棉种子的活力比较

转育Ｂｔ抗虫基因棉与常规棉种子的活力比较李爱莲，曾献英，陈玉萍，吕双俊（河南省农科院经作所郑州４５０００２）我国目前育成的转育Ｂｔ抗虫基因棉，常表现为出苗差、苗期长势弱、棉铃小等。本文通过对抗虫棉种子的籽指、仁指、脂肪与蛋白质含量，适温与低下种子的吸...     

RNAi与Bt毒素协同抗虫技术的应用与展望

Bt(Bacillus thuringiensis)毒素优异的抗虫性能和其环境友好性,使其代替了多种化学杀虫剂,在世界范围内得以广泛应用。但同时,过度依赖Bt毒素让许多害虫产生抗性,严重威胁转Bt基因作物和Bt杀虫剂的长期效能;而多种Bt毒素结合应用能产生协同作用或拮抗作用,有不确定性,稳定性较低,无法得到广泛应用。RNAi(RNA interference)技术能沉默特定基因的表达,且特异性强,不会造成环境污染,在害虫防治方面有巨大潜力。Bt毒素和RNAi技术的结合有望在害虫防治方面及抗虫育种的方面开辟一条新道路。为了研究Bt毒素与RNAi技术结合应用的优越性,就Bt毒素和RNAi技术在各自领域的应用及两者相结合应用的最新研究成果等方面进行了综述,总结了近年来RNAi技术与Bt毒素相结合在防控靶标害虫中的应用现状,并对该技术的研究前景提出展望。     

棉不同种植年限土壤中Bt基因及其蛋白的残留测定

 从16个多年种植Bt棉花的田块抽取土壤样本。采用PCR和ELISA方法测定了土壤试样中Bt基因序列片段和杀虫蛋白的残留和累积效应。结果表明,以土壤总DNA为模板不能扩增出棉花内标准基因和cry1A基因预期大小片段。连续种植Bt 棉花可以在土壤中低剂量残留Bt杀虫蛋白,但不会导致Bt毒蛋白在土壤中累积。     

Bt基因转化玉米培育抗玉米螟自交系

采用基因枪法将苏云金杆菌(简称Bt)的杀虫毒蛋白基因(CryIA)导入东北春玉米自交系铁7922的幼胚中,诱导愈伤组织.抗虫基因的表达载体是pBI121,包含Bt杀虫毒蛋白基因和新霉素磷酸转移酶(NPTⅡ)基因,筛选标记bar由CaMV 35S启动子驱动.通过对后代植株的除草剂草丁膦(PPT)筛选、分子鉴定和ELISA法检测,证明外源基因已经整合到玉米基因组中并可以稳定遗传.对转基因株系进行田间接玉米螟虫卵,调查不同生长时期的危害指数,最终筛选出一批抗玉米螟自交系.     

Bt抗虫棉新品系毒蛋白表达差异分析

【目的】本研究旨在探讨部分抗虫棉不抗虫的原因。【方法】通过室内生物测定、卡那霉素、Bt-Cry1Ab/Ac试纸条、PCR分析、Southern blot检测和Bt蛋白含量检测等方法分析了23个抗虫棉新品系的抗虫性。【结果】生测结果表明供试品系间幼虫死亡率差异显著。卡那霉素、Bt-Cry1Ab/Ac试纸条、PCR分析和Southern blot检测结果表明,Bt基因在供试材料中整合并稳定遗传且为单拷贝。RT-PCR结果表明,各试验品系Bt基因相对表达量差异较大,花期叶片Bt基因的相对表达量最高;Bt蛋白检测结果发现抗虫棉Bt蛋白表达量在生育前期大于后期,营养器官中的大于生殖器官,不同年份Bt蛋白含量差异显著。幼虫死亡率与Bt基因相对表达量的相关系数仅为0.1745,与Bt蛋白的相关系数为0.7130,表明Bt蛋白含量越高,抗虫性越好;各组织器官的Bt蛋白与Bt基因的相对表达量相关系数为-0.3659~0.2542,二者表达趋势不一致,表明遗传背景对抗虫棉Bt蛋白的表达具有一定影响。且Bt基因可能在转录后受到调控导致Bt蛋白含量发生变化,从而影响了抗虫棉的抗虫性。【结论】这些结果有望为抗虫棉育种提供参考。     

涝渍对Bt棉棉蕾杀虫蛋白表达含量及氮代谢影响

以Bt棉常规种泗抗1号和杂交种泗抗3号为材料,于盛蕾期设计不同程度涝渍(土壤持水量为最大持水量的90%、100%,渍水2 cm)胁迫4 d以及土壤持水量为最大持水量90%逆境下持续胁迫24~120 h的试验,探讨棉蕾中Bt杀虫蛋白表达量变化及相关氮代谢生理机制。结果表明,土壤不同涝渍程度影响棉蕾Bt蛋白含量。土壤持水量为最大持水量的90%、100%和渍水2 cm处理胁迫后,常规种泗抗1号棉蕾中Bt蛋白含量分别下降36.5%、42.1%和51.4%,杂交种泗抗3号分别下降19.2%、57.2%和64.5%。90%的土壤持水量持续胁迫96 h使棉蕾Bt蛋白含量开始显著下降,泗抗1号和泗抗3号分别下降20.8%和17.6%。随着胁迫时间延长下降幅度增大。不同涝渍程度或水渍持续胁迫条件下,棉蕾中可溶性蛋白含量,硝酸还原酶(NR)、谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)、谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性下降,游离性氨基酸含量,肽酶、蛋白酶活性增加。说明涝渍逆境下,棉蕾中蛋白质合成能力下降、分解能力增强,引起可溶性蛋白包括Bt杀虫蛋白含量下降,导致棉蕾抗虫性下降。     

Bt棉棉子中Bt蛋白定量检测方法建立及变化规律研究

应用Envirologix试剂盒测定99B、33B棉子仁中Bt蛋白的含量,分别为4376.4ng·g1和4321.7ng·g1;测定系列稀释的棉子仁提取液,Envirologix试剂盒测得的OD450和Agdia试剂盒测得的OD630间的相关性很好,相关系数接近0.99;而Agdia试剂盒测得的系列稀释液的OD630与其Bt蛋白含量间有很好的相关性,相关系数大于0.99。据此,利用Agdia试剂盒测得99B、33B棉子、棉子仁、棉子壳在12个月的贮存过程中Bt蛋白含量的变化规律,棉子、棉子仁中Bt蛋白含量降低一半,棉子壳中Bt蛋白含量降低四分之一。     

转Bt基因抗虫棉近等基因系的研究

培育了 7个转 Bt基因抗虫棉近等基因系。Bt基因转入陆地棉基因组后 ,对棉花的衣分、铃重、单株铃数无明显影响 ,对皮棉产量有一定影响 ,部分组合的抗虫植株产量高于感虫植株 ,对绒长、整齐度、比强度、伸长率、麦克隆值等品质指标亦无明显影响。通过回交可将 Bt基因转育到优良品种的遗传背景上 ,实现抗虫性状与高产、优质等性状的结合。     

Bt基因在不同陆地棉基因型的表达研究

研究了Bt基因在陆地棉不同遗传背景下的表达差异。结果表明,(1)Bt基因在不同陆地棉基因型中均能充分表达,与常规(非抗虫)棉相比抗虫性极为显著。(2)不同陆地棉基因型品系(种)之间抗虫性比较,有差异且部分品系间达极显著水平。(3)Bt基因在不同陆地棉基因型的表达,前期(对二代棉铃虫的抗性)差异较大;中期(对三代棉铃虫的抗性)差异变小;后期(对四代棉铃虫的抗性)没有显著差异。(4)转Bt基因抗虫棉Bt基因的表达随棉花的生育进程呈逐渐降低趋势,即对二代棉铃虫的抗性>对三代棉铃虫的抗性>对四代棉铃虫的抗性。     

赤霉酸和缩节胺对转Bt基因抗虫棉棉铃Bt毒蛋白表达及氮代谢的影响

以泗抗1号和泗杂3号为研究材料,于盛花结铃期,应用赤霉酸(GA3)、缩节胺(DPC)涂抹幼铃,探讨其对棉铃Bt毒蛋白表达及氮代谢影响。结果表明,DPC能显著提高花后10d和30d(DPA)棉铃Bt毒蛋白含量,GA3降低10DPA铃壳和子棉中Bt毒白含量,但提高30DPA棉铃Bt毒蛋白含量。DPC提高了硝酸还原酶(NR)、谷氨酸-丙酮酸转移酶(GPT)、谷氨酸-草酰乙酸转移酶(GOT)活性并增加了游离氨基酸、可溶性蛋白及全氮含量,GA3处理则降低了10DPA铃壳、棉子中上述酶活性和物质含量。相关分析表明,棉铃中Bt毒蛋白含量与NR、GPT和GOT活性呈极显著正相关(r1=0.8776**,r2=0.7172**,r3=0.7028**)。可见,转Bt基因抗虫棉开花后应用DPC或GA3可提高充实期棉铃,能促进棉铃氮代谢水平,从而促进Bt毒蛋白的表达。     

低温高湿对转Bt基因抗虫棉杀虫蛋白表达及其氮代谢的影响

摘要：通过对两个不同类型Bt 棉品种不同生育期低温高湿胁迫研究表明,低温高湿胁迫48h整个生育期叶片Bt杀虫蛋白含量都下降,其中在结铃期,Bt杀虫蛋白含量大幅下降。低温高湿使叶片GPT活性下降,游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量下降,即氮代谢减弱。     

施氮肥对盐胁迫下Bt棉生长和叶片Bt蛋白含量的影响

 以Bt棉品系K638为材料,在盆栽条件下研究了施氮肥对不同程度盐胁迫（土壤含盐量：0(CK)、0.15%(轻度胁迫)和0.3%（中度胁迫））下棉株生长、氮素吸收、Bt蛋白含量和Bt蛋白氮占全氮量比例的影响;同时,在水培条件下研究了不同形态氮素（硝态氮和铵态氮）对NaCl胁迫下Bt蛋白含量的效应。结果表明,氮肥与盐胁迫对棉叶Bt蛋白含量有显著的互作效应。非盐和低盐胁迫下,施氮肥促进了棉株生长（生物量分别提高了3.0和2.8倍）、Bt蛋白合成（分别提高41.0%和90.9%）和全N向Bt蛋白N的转化（分别提高9.3%和15.6%）;中度盐胁迫下,施氮肥虽也促进了棉株生长（1.4倍）,并提高了叶片全N含量（98.8%）和Bt蛋白含量（83.3%）,但并未提高Bt蛋白N占全N量的比例。无论盐胁迫与否,施NO₃^--N处理的生物量和叶片全氮含量都显著高于施NH₄⁺-N的处理,但由于盐胁迫下NO₃^--N降低了Bt蛋白N占全氮的比例（11.0%）,叶片Bt蛋白含量则略低于NH₄⁺-N处理。据此认为,盐胁迫下施氮肥通过促进棉株对N素的吸收积累并影响全氮转化为Bt蛋白的比例,进而影响Bt蛋白含量。