新疆北部地区转Bt基因棉外源杀虫蛋白表达时空动态研究

 为研究新疆北部地区转Bt基因棉外源杀虫蛋白时空表达规律,2009年和2010年以中棉所43、GK62、GK19和sGK321等4个转Bt基因抗虫棉为试验材料,利用ELISA技术对其不同器官的Bt杀虫蛋白进行测定。结果表明：年度间不同转基因抗虫棉品种Bt 杀虫蛋白时空变化趋势基本一致,只是2年的Bt杀虫蛋白表达量不同,有些品种年度间差异明显;Bt杀虫蛋白含量因棉花器官的不同和棉花生育期的变化差异较大。各品种中Bt杀虫蛋白含量随棉花生育期的推进呈逐渐下降的趋势,以子叶期的子叶中的含量最高,子叶期、3叶期和7叶期的顶叶中的Bt杀虫蛋白含量明显高于现蕾期、开花期、结铃期和吐絮期的顶叶、蕾、花瓣和幼铃;棉蕾在现蕾期的Bt杀虫蛋白含量高于开花期和结铃期;花瓣在开花期的Bt杀虫蛋白含量高于结铃期。在现蕾期,顶叶中的Bt杀虫蛋白高于棉蕾;在开花期,棉蕾中的Bt杀虫蛋白含量高于顶叶,后者又高于花瓣;在结铃期,嫩叶与棉蕾中的Bt杀虫蛋白含量高于花瓣与幼铃。研究结果说明转Bt基因棉花Bt杀虫蛋白的表达水平受棉花器官种类、棉花生育期、棉花品种和种植年份的影响。     

土壤胁迫与温度对转Bt基因棉抗虫性的影响

土壤水分过多和过少均不利于转 Bt基因棉杀虫蛋白的表达 ,土壤涝渍可造成转 Bt基因棉抗虫性的显著下降 ,而土壤干旱的影响则相对较小。低温 ( 1 8℃ )不仅可明显降低转 Bt基因棉抗虫基因的表达活性 ,亦可明显降低已表达于棉株中的杀虫蛋白的抗虫活性。高温 ( 3 8℃ )亦可降低转 Bt基因棉抗虫基因的表达活性 ,但较低温的影响则相对较小 ;高温下已表达于棉株中的杀虫蛋白对低龄棉铃虫幼虫的抗虫活性明显增强。因此 ,应加强转 Bt基因棉田的水肥管理 ,保证转 Bt基因棉抗虫性的高效表达 ,重视各种异常天气后转 Bt基因棉田间的虫量监测 ,适时进行防治     

棉花缩合单宁和Bt杀虫蛋白的交互关系

通过有机溶剂提取、柱色谱分离和花色素反应鉴定得到棉花缩合单宁。将不同浓度的棉花缩合单宁和Bt毒蛋白拌入人工饲料对棉铃虫幼虫进行剂量反应试验,发现棉花缩合单宁和Bt毒蛋白之间有一定的拮抗作用。采用高效液相色谱法测定转Bt基因棉花缩合单宁的的变化,结果表明3叶期到花铃期转Bt基因棉花的缩合单宁含量显著低于受体品种,在一些组织器官中缩合单宁含量减少达30％,说明Bt杀虫蛋白表达会影响到棉花中缩合单宁的合成。     

转基因水稻恢复系及其F1代Bt蛋白的时空表达分析

本研究以抗虫水稻恢复系9311(Bt)及其杂交种F1(Bt)为研究材料,以非转基因的9311为阴性对照,利用ELISA方法研究9311(Bt)及F1(Bt)各生育时期可溶性总蛋白和Bt蛋白的时空变化规律,为转Bt基因抗虫水稻的安全监管提供科学依据。结果表明：外源基因的导入没有引起水稻组织中可溶性总蛋白含量的明显变化;9311(Bt)的Bt蛋白表达量在整个生长周期的各个部位均高于相应的F1(Bt)植株;同一植株不同组织器官中Bt蛋白表达量为：叶片跃胚乳跃颖壳及茎秆跃根;同一植株不同发育期叶片Bt蛋白的测定结果整体表现为：营养生长阶段跃生殖生长阶段跃成熟衰老阶段。研究结果为转Bt基因抗虫水稻适宜检测时期的选择提供了一定的参考。     

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     

回交次数对转Bt基因抗虫棉抗性及经济性状的影响

以中国转Bt(Bacillusthuringiensis)基因棉GK3和美国转Bt基因棉33B为非轮回亲本,非抗虫品种中棉所17和中棉所19为轮回亲本,培育了两套回交世代材料。研究了回交材料各世代Bt基因棉杀虫蛋白含量和抗虫效果,以及回交次数与主要经济性状、Bt杀虫蛋白含量之间的关系。结果表明:杀虫蛋白含量随转Bt基因棉回交次数的增加,呈现下降趋势,两套材料表现较一致。以GK3为亲本的回交世代材料中,回交2次时,Bt杀虫蛋白含量下降到GK3的1/5～1/4,降低达显著水平。各世代室内生测抗虫效果,与Bt杀虫蛋白含量呈高度一致。回交次数与Bt杀虫蛋白含量、子、皮棉产量、单株铃数呈负相关,并达显著或极显著水平,与铃重、衣分呈正相关。选用的亲本材料纤维品质较一致,在回交各世代中,差异不明显。综合分析表明,在本文研究的回交材料中,回交次数少效果比较理想,主要性状已基本达到育种要求,回交次数多,虽然某些经济性状有所改善,但抗虫性已明显降低。     

绿盲蝽危害后转Bt基因棉花嫩叶的几个生理指标变化特征分析

 以转Bt基因棉品系苏抗310和其轮回亲本泗棉3号为材料,研究绿盲蝽危害后转Bt基因棉花顶部嫩叶的几个相关生理指标的变化特征。结果表明：绿盲蝽危害后,棉花顶叶的叶绿素、可溶性蛋白和游离氨基酸含量显著降低,说明绿盲蝽危害后,棉花顶部嫩叶氮代谢受到一定破坏,引起叶绿素含量的下降,这对叶片成熟后光合作用是不利的。棉花顶部嫩叶受危害后,缩合单宁含量提高和苯丙氨酸解氨酶（PLA）活性增强,表明棉花植株抵御盲蝽危害能力提高,但转Bt基因棉品系顶部嫩叶缩合单宁含量和PLA活性低于非转Bt基因棉品种;即使是绿盲蝽危害后的顶部嫩叶也均未达到非转Bt基因棉品种正常水平,这可能是导致转Bt基因棉盲蝽危害加重的原因之一。棉花顶部嫩叶受害后,非转Bt基因棉泗棉3号可溶性糖含量降低,而转Bt基因棉品系苏抗310升高;非转Bt基因棉品种受绿盲蝽危害后顶部嫩叶可溶性糖含量降低,不利于绿盲蝽的发生,而转Bt基因棉品系受危害后顶部嫩叶可溶性糖含量上升,不利于对绿盲蝽的危害控制,这可能是转Bt基因棉绿盲蝽危害重于非转Bt基因棉的又一原因。     

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.     

低温对转Bt基因棉杀虫蛋白表达及其氮代谢的影响

 以2个转Bt基因抗虫棉,泗抗1号（常规种）、泗抗3号（杂交种）为材料,研究了低温对转Bt基因抗虫棉叶片中杀虫蛋白表达量和氮代谢的影响。2007年,于盛蕾期、盛花期、盛铃期,将盆栽棉花18 ℃低温下处理24 h。2008年,在18 ℃低温下处理48 h。研究结果表明,低温胁迫显著降低转Bt基因抗虫棉品种叶片中杀虫蛋白表达量。但盛铃期,下降幅度最大。其中低温胁迫24 h后,泗抗1号下降23.7%,泗抗3号下降28.1%;低温胁迫48 h后,2个品种分别下降52.9%和47.6%。叶片中丙酮酸转氨酶（GPT）活性、游离氨基酸、可溶性蛋白含量与蛋白酶活性在低温胁迫下表现相同趋势。以上结果表明,低温可能导致叶片可溶性蛋白的合成量降低,从而导致杀虫蛋白表达水平的下降。但对可溶性蛋白的分解并未有明显影响。     

转Bt基因棉Bt毒蛋白表达量的时空变化

采用抗体夹心ELISA技术,对转Bt基因抗虫棉植株中Bt毒蛋白含量进行了测定.结果表明,Bt基因在所有检测到的器官中均有表达,但是不同器官中的Bt毒蛋白含量明显不同.在苗期全展功能叶中Bt毒蛋白含量最高,根、茎和叶柄中Bt毒蛋白含量较低;在花铃期当日开花的子房中Bt毒蛋白含量较高,雌雄蕊中Bt毒蛋白较低,花瓣及苞叶Bt毒蛋白含量最低.表明Bt基因在不同器官中的表达强度存在差异.不同生育期的功能叶中Bt毒蛋白含量差异显著,Bt毒蛋白含量在苗期叶片中最高,蕾期次之,花铃期最低.随着棉花生长发育进程的推进,Bt基因在叶片中的表达强度逐渐减弱.Bt基因在棉花体内的表达随着器官的不同、生育时期的不同而表现出时空动态变化.这可能是人们所观察到的转Bt基因抗虫棉对棉铃虫抗性呈时空动态变化的根本原因.     

利用卡那霉素间接鉴定法进行大规模的棉花转基因育种技术

:( 1 )将脱脂棉撕成小条沾取 0 .0 5%的卡那霉素溶液 ,粘附于棉花植株倒 2新生叶上。 5d后所有沾有卡那霉素溶液的感虫棉株的叶片均出现明显的黄色斑块 ,而转 Bt基因抗虫棉的叶片仍为正常绿色 ,无任何症状。 ( 2 )转 Bt基因抗虫棉种子接种于加有 1 0 0 0 mg· l- 1卡那霉素的 MS培养基中。四天后 ,抗虫棉子叶均表现为正常绿色 ,而常规品种子叶全为黄色 ,表明卡那霉素间接鉴定法是鉴定转 Bt基因抗虫棉的简便而又准确的方法     

转Bt基因抗虫棉对非靶标昆虫的影响

本文就转Bt基因抗虫棉对非靶标害虫、天敌和经济昆虫的影响以及影响因素进行了论述。研究表明,转Bt基因抗虫棉使得一些对Bt蛋白不敏感的次要植食性非靶标害虫种群数量明显增加或呈加重趋势,但没有证据表明转Bt基因棉对棉田其它害虫的发生有直接的促进作用。外源Bt基因导入棉花后,引起的棉花重要营养物质含量的变化以及棉花叶片形态结构的改变可能会直接影响棉花害虫种群的数量,且转Bt基因棉田更有利于其它植食性昆虫的发生和危害。害虫种群数量和Bt蛋白也会直接或间接影响天敌的数量。目前大多数的研究表明,转Bt基因抗虫棉对家蚕和蜜蜂等经济昆虫无明显不利影响。     

转基因棉花苗期光合特性的研究

以3种不同转基因棉花及其亲本对照为材料,研究了盆栽条件下不同棉花品种苗期光合作用及有关生理特性。结果表明,与其非转基因对照相比,转基因棉花叶片的气孔导度、蒸腾速率和胞间CO₂浓度的变化不明显,且不同抗虫棉的变化趋势不同,其中仅有转Bt基因棉Z30与其对照Z16之间的净光合速率差异达显著水平;所有供试转基因棉花叶片中的RuBP 羧化酶活性均显著下降而乙醇酸氧化酶的活性均显著上升,但叶绿素a、b和总含量以及叶绿素a/b无显著变化。推测转基因抗虫棉花叶片RuBP 羧化酶和乙醇酸氧化酶参与调控的光合及呼吸代谢过程可能发生了改变。随着转入基因的多样化,其可能引发转基因作物产生的非预期效应更加不确定与复杂。     

转Bt基因抗虫棉的幼苗鉴定技术研究

（1）盆栽棉苗第一二片真叶用5000－7500mg/L卡那霉素处理，9天后观察沾有卡那霉素溶液的常规棉叶片出现明显的黄斑，而转Bt基因抗虫棉的叶片无任何症状；（2）转Bt基因抗虫棉种子接种到加有800mg/L卡 那霉素的MS培养基中，5天后，抗虫棉子叶均表现为正常绿色，而常规品种子叶全为黄色。此法对种子部门快速鉴定抗虫棉的纯度有很大的利用价值。     

渍涝与干旱对不同转Bt基因抗虫棉的影响

对 3个转 Bt基因棉花品种的研究表明 ,花铃期田间渍涝显著降低皮棉产量和棉株内的 Bt蛋白含量。积水后棉花主茎功能叶和幼蕾的 Bt蛋白含量平均分别比对照降低 2 7.7%和 2 9.9% ,主茎下部老叶的 Bt蛋白含量仅降低 6 .6 % ,说明渍涝对生长旺盛器官 Bt蛋白合成的影响远远大于衰老器官。干旱对棉株内 Bt蛋白合成的抑制更强 ,当花铃期干旱使棉叶致萎时 ,主茎下部老叶、幼蕾和主茎功能叶的 Bt蛋白含量分别降低了52 .9%、3 7.0 %和 3 0 .0 %。为充分发挥和利用转Bt基因棉花品种的产量与抗虫潜力 ,棉花生长发育的关键时期应尽量避免缺水干旱 ,及时排除田间积水 ,防止渍涝危害     

抗性棉铃虫在转基因棉花上某些生命参数的研究

用室内转Bt基因棉叶汰选的低抗种群及同源对照种群,测定对田间不同生育期转基因抗虫棉叶及常规棉叶的反应.结果表明,抗性和敏感种群在常规棉叶上,幼虫存活率、化蛹率、幼虫历期及蛹重等指标均无显著差异,但抗性种群的每雌产卵量降低.抗性种群在转基因棉花上存活随棉花不同生育期的变化而出现差异.在7月下旬、8月下旬开始接虫的两代,第10天幼虫存活率,抗性种群比敏感种群提高;而在6月下旬开始接虫,抗性种群与敏感种群一样均不能化蛹,抗性种群化蛹率的提高仅在棉花生长后期(8月下旬开始接虫).比较敏感种群,抗性种群在转基因棉花上幼虫存活率提高,但存活幼虫生长缓慢,幼虫历期延长,蛹重明显减轻.结果表明,低水平抗性种群虽然对转基因棉花有一定适应性,但在转基因棉花上仍然生长发育不正常.     

转Bt基因棉及其抗虫性研究与利用进展

本文综述了转Ｂｔ基因棉的培育及应用,对鳞翅目害虫的抗性及对非鳞翅目害虫和天敌的影响,以及害虫对转Ｂｔ基因棉抗性的预防和治理等方面的研究进展。并针对我国的具体情况,讨论了害虫对转Ｂｔ基因棉抗性的预防策略及转基因棉ＩＰＭ体系的关键技术组成。