棉花遗传转化研究进展及其应用

外源基因遗传转化技术已成为棉花突变体创造、新资源创制以及新品种选育的重要手段。目前,常用的遗传转化方法主要有花粉管通道法、基因枪轰击法、农杆菌介导法和PEG介导法等。用于棉花遗传转化的外源基因有抗虫基因、抗病基因、抗逆基因、抗除草剂基因以及棉纤维品质基因等,当前主要是抗虫基因。遗传转化的主要体系有:以体细胞胚为受体的转化体系;以下胚轴为受体的转化体系以及最新发展的叶绿体转化体系。转基因抗虫棉的培育成功是棉花分子育种的重大突破。2005年,全世界转基因抗虫棉种植面积近1000万hm2,占全世界棉花总种植面积的近30%;我国为420万hm2,占我国当年棉花总面积的73%,转基因抗虫棉的推广应用有力地促进了棉花生产的发展。     

双价抗虫基因转化培养优良棉花品种

Ｂｔ单价抗虫转基因棉花在我国已研制成功，并在生产中发挥了积极作用。据有关研究，棉铃虫很可能在几年之后对单价抗虫Ｂｔ棉产生抗（耐）性。因此，作者将中国农科院生物技术研究中心构建好的双价抗虫基因（Ｂｔ＋ＣＰＴＩ）导入到我国自育的优良棉花中，以便使抗虫棉在...     

不同类型抗虫棉花种质资源培育与利用分析

为有效控制棉花害虫对棉花的为害,石家庄市农林科学研究院从20世纪80年代开始利用远缘杂交、转基因技术和形态育种的方法开展了抗虫棉花种质资源的培育,先后育成了远缘杂交抗虫棉花种质石远321、转Bt基因抗虫棉花种质GK12、转Bt+Cp Ti基因抗虫棉花种质SGK321和具有形态抗盲蝽象特性的抗虫棉花种质晋棉-26。这些抗虫棉花种质被众多育种单位广泛应用,2004~2014年共育成通过审定的棉花品种152个,为我国棉花生产做出了重大贡献。     

转基因抗虫棉及其害虫防治技术

转基因抗虫棉是指植株体内含有人工合成的抗虫基因的棉花 ,换句话说 ,就是植株自身具有杀虫作用的棉花。根据所含抗虫基因的类型 ,转基因抗虫棉可分为两种 ,一种是只含有一种Ｂｔ杀虫基因的抗虫棉叫单价抗虫棉 ,另一种是同时含有Ｂｔ和ＣｐＴＩ两种杀虫基因的抗虫棉叫双价抗虫棉。由于Ｂｔ和ＣｐＴＩ杀虫机理不同 ,所以与单价抗虫棉相比 ,双价抗虫棉抗虫谱广泛 ,而且不易丧失抗性 ,可以延长在生产上的使用年限。目前生产上应用的美国抗虫棉品种均为单价抗虫棉 ,我国的抗虫棉品种既有单价的 ,也有双价的。1　国内外转基因抗虫棉研究简介1 987…     

我国转基因棉花育种概况与展望

阐述了我国转基因棉花育种技术 ,包括农杆菌介导法和花粉管通道法 ;概述了选育的转Bt基因抗虫棉、转基因抗虫杂交棉、双价转基因抗虫棉及转基因抗病虫棉的优系材料 ;对转基因抗虫棉的特征特性及存在问题进行了分析 ,展望了转基因棉花育种的发展趋势。     

Bt转基因抗虫水稻的研究进展及其对家蚕的风险评估

Bt基因是目前农业上使用最广泛的抗虫基因。近年来,Bt基因已广泛用于转基因抗虫水稻的研究,进展极为迅速。我国在Bt转基因抗虫水稻的培育方面处于世界领先水平,且有可能成为世界上率先商品化种植Bt转基因抗虫水稻的国家之一。为此,概述了Bt基因的发展状况、国内外Bt转基因抗虫水稻的研究进展及其对非靶标经济昆虫家蚕的生态风险,以期为Bt转基因抗虫水稻的商品化种植和重要经济昆虫的合理保护提供科学依据和理论参考。     

转基因抗虫棉花基因类型及原理研究进展

评述了苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因、苏云金芽孢杆菌营养期杀虫蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、植物外源凝集素类基因、RNA干扰技术涉及到的一些昆虫来源基因等几类抗虫基因的抗虫机理及其在转基因棉花中的应用,并分析了抗虫转基因棉花研究目前存在的问题和发展趋势。通过回顾总结我国转基因抗虫棉已取得的成果,以了解我国现阶段转基因抗虫棉研究的进展程度,为进一步研究转基因抗虫棉提供方向。     

棉花规模化转基因技术体系构建及其应用

文中综述了国内外转基因技术在棉花中的应用概况,主要介绍了近年来中国棉花规模化转基因技术体系的建立及应用研究进展,并对棉花转基因技术中存在的主要问题和未来发展趋势做了相关陈述。对棉花科研工作者了解棉花转基因研究进展并有效利用转基因技术开展工作具有重要意义。转基因技术在克服棉铃虫危害上取得了巨大成功,并将逐步在棉花抗病、抗逆等方面取得重要进展。世界上,棉花转基因初期主要建立了以珂字棉为受体的转基因体系,随着雷蒙德氏棉、亚洲棉、海岛棉、陆地棉等其他棉种组织培养体系的建立,农杆菌介导法、基因枪轰击法、花粉管通道法及其他转基因方法的应用,使得棉花转基因技术研究取得长足的进步。中国棉花规模化转基因技术体系主要是依托中国农业科学院棉花研究所及其他科研单位建立起来的,通过高效转化载体的筛选、主要棉花品种（系）的转基因技术体系的建立、组织培养条件的优化等措施,重点对农杆菌介导法转化棉花技术进行了改良,同时优化了基因枪轰击法及花粉管通道法转化技术,形成了三位一体的棉花规模化转基因技术体系。该体系建立了以中棉所24等材料为转基因受体的农杆菌介导体系,并利用叶柄组织培养筛选获得了组织培养分化率达100%的新材料W12等,使转化率提高到原有效率的2.88倍,同时建立了基因枪胚性愈伤组织轰击转化体系,并提高了花粉管通道的转化效率。该体系为棉花育种提供了大量材料,中国农业科学院棉花研究所已培育多个棉花抗虫新品种,并为国内41家科研单位转化基因200多个,验证了多个功能基因作用获得大量育种价值新材料。笔者认为基因型依赖性仍然是限制棉花规模化转基因技术发展的瓶颈,扩大棉花转基因受体材料基因型范围、提高转化效率、扩大转化规模是棉花转基因技术体系的长久主题。同时,为提高效率和降低安全性的公众焦虑,探索和发现新的更为安全和有效的转化体系,如多基因共转化、质体遗传转化、定点转化或基因叠加、开发安全型转化技术等研究引起人们的普遍关注,是未来棉花转基因技术的发展趋势。大量新基因处于材料阶段,同时安全性评价要求提高也需要转基因材料深入的研究。随着棉花基因组序列的公布,棉花自身基因的克隆将会成为棉花基础研究和应用研究的新方向,对于促进转基因棉花新品种培育和功能基因转化研究具有重要参考价值。     

转Bt基因棉花的研究应用及问题与对策

20世纪80年代初Bt毒蛋白基因被克隆并转化到植物当中,转Bt基因棉花的应用已取得了相当的效益。但随着转Bt基因棉花的种植,也出现了许多问题,诸如抗药性的产生、抗虫谱狭窄、表达水平低等。现在转抗虫基因棉花的研究主要围绕着转多基因抗虫棉的培育,采用特异启动子调控外源抗虫基因在棉株体内的高效表达,修饰Bt基因以改善Bt毒蛋白的杀虫效能,重视外源与内源抗虫系统间的协调性,加强现代基因工程与传统抗虫育种相结合和筛选广谱性抗虫基因培育广谱性抗虫棉花,等等。     

转基因技术在玉米育种中的应用

介绍了应用转基因技术在改善玉米抗性方面培育出了抗虫、抗除草剂及抗病毒的转基因玉米,并提出转基因技术还用于改良玉米的品质。在基因转化途径方面主要分析了农杆菌介导法、基因枪法和花粉管通道等技术。     

转双价基因抗虫棉对棉蚜的控制作用

用田间罩笼和实验室饲养法, 研究了转双价基因抗虫棉对棉蚜(Aphis gossypii Golver)的控制作用, 结果表明,抗性棉上棉蚜的内禀增长力(rm)和种群趋势指数(I)均明显小于常规棉(对照),对棉蚜的控制作用明显.因此棉蚜内禀增长力(rm)和种群趋势指数(I)可作为棉花抗性鉴定的重要依据.     

高新技术在棉花育种上的应用及进展

棉花生物技术在基因工程方面取得了较大进展.基因工程中,随着农杆菌介导法、花粉管通道法、基因枪轰击法等技术的突破,在棉花抗病虫害、抗除草剂等方面的育种获得成功,相应的新品种已开始了商业化生产.中国棉花生物技术在抗棉铃虫等方面达到世界领先水平.作者结合该实验室的研究工作,综述了生物技术在中国棉花育种中的应用进展,分析了中国棉花生物技术存在的主要问题,提出了相应的发展对策.     

转双抗虫基因陆地棉的获得

利用花粉管通道法将抗棉铃虫、蚜虫双抗虫基因导人新疆5个陆地棉品种中，通过PCR特异引物扩增及Slot Blot检测，获得转双抗虫基因陆地棉植株。     

抗虫棉的若干性状和利用价值研究

以2类转基因抗虫棉和4个不同类型的推广品种为材料,于2002~2003年,对各供试材料的经济性状、农艺性状、早熟性和抗红铃虫性等进行了全面鉴定。比较试验采用随机区组设计,重复3~4次;抗红铃虫鉴定试验在网室进行。试验结果表明,抗虫棉尤其是抗虫杂交棉丰产稳产性好,在较一般棉田减少化学治虫70%左右条件下仍能获得高产,比非抗棉推广品种增产极显著。抗虫棉的纤维品质优良,抗虫性强,早熟性好,培育和推广抗虫棉品种具有广阔的应用前景。     

转基因抗虫棉叶片光合特性和内源保护酶活性的研究

对3个转基因抗虫棉及其受体品种的生长发育特点和生理特性进行研究,结果表明:在7月8日以前,转基因抗虫棉的光合强度和叶绿素含量低于其受体品种,从7月8日～26日,转基因抗虫棉的光合强度和叶绿素含量高于其受体品种;7月26日以后,转基因抗虫棉的光合强度和叶绿素含量递减速率高于其受体品种.研究结果还表明,转基因抗虫棉抗环境胁迫能力差,容易早衰,全生育期内,其MDA含量均高于其相应的受体品种,SOD、POD和CAT酶活性均比其受体品种低.     

转两类抗虫基因棉花优良纯合品系的选育

 用含合成的Cry1Ac杀虫蛋白嵌合基因 (Bt2 9K)及慈菇蛋白酶抑制剂B(API B)基因表达框的双抗虫基因植物表达载体 ,通过根癌农杆菌介导转化棉花生产品种冀合 32 1,获得了一批抗卡那霉素的转化再生植株。在对转化再生植株进行PCR、卡那霉素抗性和抗虫性测定的基础上 ,经 6代筛选培育出棉铃虫抗性 90 %以上且农艺性状优良的 9个转双抗虫基因棉纯合品系。各纯合株系子代植株的抗虫性及部分序列检测结果进一步表明上述Cry1Ac嵌合蛋白基因是能稳定遗传的。这些品系具有很好的农艺性状 ,其结铃性和纤维比强度明显高于转化受体冀合 32 1,这些纯合系可直接用于生产或作为双抗虫棉种质利用。     

转基因抗虫棉良种繁育方法研究

对转基因抗虫棉Yc110 7、Yc10 0 9、Yc5 0 773个品系用自交混繁法和三圃制法生产的原种进行了抗虫性比较。研究结果表明 :用自交混繁法生产的转基因抗虫棉原种纯度优于三圃制生产的原种。转基因抗虫棉的原种生产应突出自交的作用 ,以系谱选择为基本手段 ,配合抗虫性的鉴定和筛选 ,并在严格隔离条件下建立起高水平的遗传平衡。     

塔里木河流域棉田病虫害综合防治中的问题及对策

分析了当前新疆兵团农一师棉田病虫害综合防治中存在的主要问题,提出了以加强病虫测报为前提,强化农业防治为基础,深化生物防治为中心,利用抗性品种,依靠科学技术措施,协调统一的病虫害综合防治策略.     

抗虫棉数量性状遗传距离与杂种优势关系的研究

通过对31份抗虫棉种质资源材料的10个数量性状的主成分分析和聚类分析,并采用作图法,研究了数量性状遗传距离与杂种优势指数之间的关系。31份抗虫棉种质资源的10个数量性状可归纳为5个主成分因子,其累积贡献率达87.39%。在评价抗虫棉种质资源时,首先应考虑单株结铃数和衣分等产量结构因子,其次为株型因子,最后考虑果枝始节、生育期及早熟性等因子。31份种质资源被归为4组,地理远近和亲缘关系与遗传距离并不存在必然联系。遗传距离与杂种优势的关系较为复杂,并非遗传距离越大杂种优势越明显。在进行抗虫棉种质资源评价时,不能以地理来源或亲缘关系为唯一标准;在亲本选配时,应选择遗传距离中等偏大的材料。     

4种不同类型棉田昆虫群落结构的比较

在田间小区研究了转双价基因棉(中棉所41号)对昆虫群落结构与组成的影响。结果表明,转双价 基因棉田昆虫群落的结构与转Bt基因棉田和常规棉田无明显差异,但与常规棉常规施药田差异显著;转双价基因 棉田昆虫群落的物种数(50种)与常规棉田(50种)和转Bt基因棉田(53种)无明显差异,但均明显高于常规棉常规 施药田(44种);转双价基因棉田昆虫群落的个体总数和相对丰盛度与其他棉田无明显差异;转双价基因棉和转Bt 基因棉对昆虫群落物种数的时空动态无明显影响,而常规药物防治对棉田物种数的时空动态分布影响较大;棉铃 虫已不是转双价基因棉田和转Bt基因棉田的优势害虫,但仍然是常规棉田和常规棉常规施药田的优势害虫。