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。     

转基因抗虫水稻研究进展

介绍了水稻害虫及其化学防治产生的问题,综述了转基因抗虫水稻的研究进展,分析了转基因抗虫水稻的安全性,并展望了抗虫水稻转基因的发展方向。     

抗虫转基因水稻研究概况及其安全性

抗虫转基因水稻作为新时代基因工程的产物,为解决水稻虫害、滥用杀虫剂提高水稻产量等问题做出了重大贡献。Bt杀虫蛋白对害虫具有高度特异性,因此抗虫转基因水稻不会对人类造成危害。大量研究数据表明,与普通水稻相比,抗虫转基因水稻在水稻固有性状、非靶标害虫及其天敌影响、基因漂移风险、土壤酶活性等多方面均无显著影响。     

转基因水稻多重PCR和Real-time PCR定性检测中的问题与策略

随着转基因水稻研究在世界范围内的研究和开发,以及转基因水稻商业化的争议性加剧,相关部门对粮食安全、食品安全更加关注,农业科研单位检测转基因水稻也将具有重要意义。参照农业部的质检标准书和转基因PCR检测中的实践经验,对抗虫转基因水稻在转基因检测中可能出现的问题进行了技术层面和理论层面分析;同时对转基因抗虫水稻的启动子、终止子、内参基因、靶基因等几个元件的检测分别进行探讨,并重点分析了启动子和终止子的检测工作,根据研究者的工作经验报道,从植物病毒学原理和植物基因工程的理论角度,提出了对转基因PCR定性检测中可能遇到问题的解决方案。     

转Bt基因水稻安全性评价研究进展

转基因技术的发展为利用外源基因培育优良品种提供了新的途径,目前国内外已培育出多个高抗水稻害虫的转基因水稻材料,并获准进入中间试验和环境释放。但是,人们对转基因抗虫水稻潜在的风险尚存在疑问,这是目前转基因水稻未能进一步获准商品化生产的一个重要原因。简要综述了近年来国内外转Bt基因水稻研究现状与安全性评价的最新进展,主要涉及食品安全性、环境生态安全性及昆虫对其产生抗性,并对将来的工作提出几点建议。     

转基因水稻潜在致敏性的安全性评价

利用基因工程技术已经成功培育出抗虫、抗病、抗逆、耐除草剂和改善营养品质的转基因水稻,其安全性问题成为研究热点.对转基因水稻上市前进行严格和科学的安全性评估是当前一个亟待解决的课题,其中一项重要内容是评估转基因食品的致敏性.对当前国内外水稻过敏原的研究、对转基因食品潜在致敏性的安全性评价以及加工处理对致敏原的影响等研究进展进行了综述.     

转基因水稻研究取得新成果

<正> 福建农科院遗传工程重点实验室承担的转基因水稻研究解决了转基因水稻育种的一系列关键技术问题,建立了完整的籼型水稻抗虫转基因工程育种技术体系。     

抗虫转基因水稻对稻田天敌的影响研究进展

抗虫转基因水稻的培育和利用为水稻害虫控制提供了一条最为有效、经济的途径,但抗虫转基因水稻是否安全一直备受瞩目,以近期发表的文献为基础,从稻田蜘蛛、天敌昆虫和无尾两栖动物等三方面,综述抗虫转基因水稻对天敌的影响。已有研究表明,抗虫转基因水稻对捕食性天敌生物学特征无明显不利的生态效应,但会影响其部分基因的表达;抗虫转基因水稻对寄生性天敌个体数量等参数影响较大,但并非Bt毒蛋白直接影响所致,而可能因为靶标害虫种群和体内营养的变化,此方面有待进一步研究。     

我国转基因水稻研究的现状

综合分析了我国转基因技术在水稻抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆境和高产优质等方面的育种研究进展及存在问题,并对中国今后转基因水稻的发展提出了建议。     

转基因水稻食用安全评价

水稻是世界上最主要的粮食作物之一,利用转基因技术可以改良水稻品种,现已获得了抗虫、抗病、抗逆及营养改良型等转基因水稻。虽然转基因水稻的安全研究报道并不多,但转基因水稻的食用安全性一直是争议的焦点,尤其是在转Bt抗虫基因水稻获得安全证书后。本文综合分析了转基因水稻食用安全性研究的国内外进展。安全性评价除了营养成分与抗营养因子的比较外,也需要开展动物饲喂试验。在饲喂试验中,转基因与非转基因处理存在一些差异,但大多数研究认为转基因水稻与传统非转基因亲本水稻的营养性和安全性是一样的;然而,也有少数研究结果显示转基因水稻有毒副作用,或会引起试验动物肠道菌群或相关生化指标的改变。目前动物试验的持续时间很少超过90天,食用安全性的风险可能短期不会显现,需要合理延长动物饲喂试验的持续时间。本综述旨在为转基因水稻的食用安全性研究和生物安全管理提供参考。     

转基因改良水稻的抗螟虫性研究

以质粒 pCUSBK -HPT作抗虫基因供体 ,优良籼型恢复系蜀恢 5 2 7为受体 ,采用基因枪转化法 ,获得了转抗虫基因sbk的植株。室内和田间试验发现转基因植株抗虫性得到提高。分子证据表明外源基因在受体植株中的遗传是稳定的。外源基因的转入没有改变受体的优良农艺性状     

表达CpTI或CpTI+Bt基因水稻对鳞翅目害虫抗性的田间评价

结果表明,表达CpTI或CpTI+Bt基因水稻可在整个生育期对鳞翅目害虫保持高度或中度抗性.在分蘖期和灌浆期,相应普通水稻已遭受钻蛀性鳞翅目害虫(包括二化螟、三化螟和大螟等)严重危害,枯心率或白穗率均达10%以上;而该转基因水稻在分蘖期和灌浆期的枯心率或白穗率比对照分别下降了69.80%-96.40%和83.40%-93.30%.田间调查表明,相应普通水稻稻叶平均受害指数高达23.52时,转基因水稻稻叶受害指数仅为0.37-4.05,该转基因水稻可有效控制稻纵卷叶螟为害.但该转基因水稻对褐飞虱、电光叶蝉和黑尾叶蝉的抗性与普通水稻未见明显差异.     

转cry1Ab基因抗虫水稻的培育

采用农杆菌介导的遗传转化法,将cry1Ab基因导入优良三系恢复系明恢63,共获得了92个独立转化株,其中13株为单拷贝。通过发芽试验,获得了11个单拷贝转基因纯合系。ELISA检测结果表明:不同株系其Bt蛋白含量不一样,但杂种的Bt蛋白含量与其亲本一致。室内人工接虫试验及田间抗虫性试验初步表明:5个纯合株系表现高度抗性,且农艺性状与原品种没有显著差异。由此说明,所获得的这些单拷贝转基因株系可作为育种材料,用于抗虫水稻的培育。     

二化螟对三唑磷的抗性发生动态与风险评估

对浙江省苍南县稻田第一代二化螟的抗药性进行了3年的监测。结果表明：二化螟对三唑磷、灭多威和阿维菌素的抗药性上升迅速,尤其是对三唑磷的抗性达到极高抗水平（2367．3）;对水胺硫磷与甲胺磷抗性变化不大;而对氟虫腈的抗性则有所下降。在室内用三唑磷对采自浙江省苍南县的二化螟进行连续14代筛选,结果抗性由203．3倍上升到3272．6倍,室内三唑磷筛选抗性的现实遗传力（h^2）为0．3105,表现出较大的抗性风险。生物适合度的实验表明,抗性品系、田间抗性种群的生物适合度均低于敏感品系。在抗性筛选过程中,当抗性达到1523．7倍（第9代）时,停止筛选,5代后抗性水平下降到327．1倍并保持相对稳定;恢复筛选后,抗性水平又上升。表明二化螟对三唑磷的抗性应采取早期治理。     

Impact Evaluation of Insect-Resistant Transgenic Rice on the Feeding and Oviposition Behavior of Its Non-Target Insect,the Brown Planthopper, Nilaparvata lugens(Homptera: Delphacidae)

The feeding and oviposition behavior of the brown planthopper (BPH), Nilaparvata lugens on two transgenic indica rice homogenous genotypes (B1 and B6) with cry1Ab gene from Bacillus thuringiensis and transgenic restored line of hybrid rice (MSA) with SCK gene (a modified CpTI gene) were measured, compared with those on their corresponding non-transgenic parental cultivars Jiazao935 and Minghui86 performed by BPH. Under the selection condition of host plants by BPH, loading percentage, oviposition preference and laying egg number of BPH both on transgenic cry1Ab rice and transgenic SCK rice were not significantly different from those on their controls, while their total number of probing wound caused by PBH expect for feeding on B1 plants was markedly more than that on the control. In contrast, under the non-selection condition, total number of probing wound caused by BPH on either transgenic cry1Ab rice or transgenic SCK rice was pronouncedly more than those on their controls. Conversely, their honeydew amount excreted by BPH after feeding for 24 h was significantly less than those on the control. As a conclusion, three tested transgenic rice genotypes with insect resistance acted adverse effect on BHP feeding, and no marked effect on BPH oviposition.     

水稻二化螟枯鞘株田间分布格局及序贯抽样技术研究

采用Lloyd(1967)、Iwao(1968) 提出的聚集强度分析方法,测定了33块稻田二化螟枯鞘株田间分布型,结果一致表明,二化螟防治适期田间枯鞘株分布型属聚集分布。根据调查结果,分别制定了二化螟枯鞘株序贯抽样公式、抽样表和图。     

湖北省水稻二化螟和三化螟的抗药性监测

选择常规农药品种三唑磷、阿维菌素,对湖北省4个稻区的二化螟和三化螟虫于2005年至2007年连续进行了室内毒力测定.结果表明,监测地区水稻二化螟和三化螟对三唑磷及阿维菌素均产生了明显的抗药性,但抗药性水平和发展速度各地区之间有差异.这可能与各地栽培制度、用药水平等因素有关.     

广东稻区螟虫种类组成与发生为害新态势

对广东稻区近年钻蛀螟虫群落组成、分布及发生为害程度进行了系统调查．结果表明，广东稻区钻蛀螟虫主要种类有三化螟、二化螟、台湾稻螟、大螟．三化螟的分布遍及广东全省且在台山、南雄及新会稻区占绝对优势．二化螟具有由北向南扩散的趋势；台湾稻螟除了在南雄稻区未发现外，其余稻区都有发生．从蛀茎稻螟在稻田的为害程度来看，蛀茎螟虫在调查区中的发生为害因为化学防治和农业栽培防治措施总体上较轻．     

Rice variety improvement and the contribution of foreign germplasms in China

The introduction and use of foreign germplasms have played an important role in the improvement of crop varieties in China. Based on published materials and scientist interviews,we collected data on the sown area,morphological characteristics,and pedigree of the popular rice varieties grown in the 15 major rice production provinces and 1 autonomous region in China,from 1982 to 2011. Results showed that China's scientists developed the largest number of rice varieties worldwide,and that rice yield potential and grain quality have substantiality improved during the studied period. In contrast,resistance of newly-released varieties to diseases and insect pests has decreased since the 1990 s. Germplasms from the International Rice Research Institute(IRRI) and from Japan have contributed 16.4 and 11.2% of genetic materials to China's rice varieties developed between 1982 and 2011,respectively. While IRRI's materials contributed to the improvement of yield potential,growth duration,and blast and bacterial blight resistance,Japanese materials contributed to the improvement of grain quality. Materials from other countries contributed to the improvement of resistance to diseases and insect pests,particularly to rice blast disease,brown planthoppers,white-backed planthoppers,and striped stem borers.     

转基因抗虫水稻对二化螟幼虫和田间节肢动物群落的影响

通过室内和网室以及田间调查评价了转Bt基因水稻材料对二化螟幼虫的抗性,分析了转基因抗虫水稻对节肢动物群落结构和功能团优势度的影响。结果表明：转Bt基因水稻对二化螟幼虫致死率在90%以上,显著高于对照品种; 转Bt基因水稻田间二化螟幼虫发生和危害情况均低于对照稻田,转Bt基因水稻田间节肢动物群落结构物种数、优势集中度、香农指数和均匀性指数与对照相比,均无显著差异; 转Bt基因水稻田间节肢动物5类功能团的优势度与对照稻田均无显著差异。由此可见,转Bt基因水稻对其靶标害虫具有高抗作用,且对田间节肢动物群落结构和功能团的优势度均无明显不利影响。