转Bt基因玉米幼苗残体中Cry1Ab杀虫蛋白田间降解动态

【目的】研究间苗后留在田间地表的转Bt基因玉米幼苗残体中Cry1Ab杀虫蛋白的降解规律,比较两种Bt玉米幼苗残体中Cry1Ab杀虫蛋白的降解速度。【方法】以两种表达Cry1Ab杀虫蛋白的转Bt基因抗虫玉米MON810和Bt11为材料,采用ELISA方法测定各取样时期中幼苗残体中Cry1Ab杀虫蛋白残留量。【结果】转Bt基因玉米幼苗残体中杀虫蛋白降解是逐渐的,且降解速度较快,到50 d时幼苗残体已经完全腐烂,Bt11幼苗残体中的杀虫蛋白已经完全降解,在MON810中还能检测到微量的杀虫蛋白。两种转基因玉米幼苗残体中的Bt杀虫蛋白的初始含量差异不显著,但在同一时间段的Bt杀虫蛋白降解速度存在差异均显著,在30 d前MON810幼苗残体中Bt杀虫蛋白降解速度比Bt11降解的快,30d后,则降解趋势相反,到50 d取样结束时MON810和Bt11分别降解了初始含量的99.81%和100%。【结论】两种转Bt基因玉米间苗后留在田间的幼苗残体中的Cry1Ab杀虫蛋白降解速度不同,在50 d完全腐烂时,其中的杀虫蛋白完全降解或仅有微量残留。     

转Bt基因玉米幼苗残体中Ory1Ab杀虫蛋白田间降解动态

【目的】研究间苗后留在田间地表的转Bt基因玉米幼苗残体中Cry1Ab杀虫蛋白的降解规律,比较两种Bt玉米幼苗残体中Cry1Ab杀虫蛋白的降解速度。【方法】以两种表达Cry1Ab杀虫蛋白的转Bt基因抗虫玉米MON810和Bt11为材料,采用ELISA方法测定各取样时期中幼苗残体中Cry1Ab杀虫蛋白残留量。【结果】转Bt基因玉米幼苗残体中杀虫蛋白降解是逐渐的,且降解速度较快,到50d时幼苗残体已经完全腐烂,Bt11幼苗残体中的杀虫蛋白已经完全降解,在MON810中还能检测到微量的杀虫蛋白。两种转基因玉米幼苗残体中的Bt杀虫蛋白的初始含量差异不显著,但在同一时间段的Bt杀虫蛋白降解速度存在差异均显著,在30d前MON810幼苗残体中Bt杀虫蛋白降解速度比Bt11降解的快,30d后,则降解趋势相反,到50d取样结束时MON810和Bt11分别降解了初始含量的99.81%和100%。【结论】两种转Bt基因玉米间苗后留在田间的幼苗残体中的Cry1Ab杀虫蛋白降解速度不同,在50d完全腐烂时,其中的杀虫蛋白完全降解或仅有微量残留。     

Bt玉米杀虫蛋白含量的时空表达及对亚洲玉米螟的杀虫效果

 利用ELISA方法对2个转Cry1Ab基因抗虫玉米品种MON810和Bt11在不同生育期、不同组织器官中杀虫蛋白的表达量进行了分析,利用室内生测方法研究了不同组织器官对亚洲玉米螟初孵幼虫杀虫效果,并分析了杀虫蛋白表达量与杀虫效果的相关性。结果表明,Cry1Ab杀虫蛋白在Bt玉米MON810和Bt11的不同生育期和组织中的表达量呈明显的时空动态变化,以营养生长阶段的心叶组织表达最高,分别为1880.6和1473.1ng·g-1,生殖生长阶段的花粉含量最低,分别为52.3和73.3ng·g-1。随着叶片的生长,     

影响Bt稻离体叶中Cry1Ab杀虫蛋白降解的环境因子研究

 【目的】研究转Bt基因水稻表达的外源Bt杀虫蛋白在土壤中的环境去向，以便进行转BT基因水稻的生态风险性评价。【方法】室内采用ELISA法，研究了转Bt基因水稻克螟稻2号（KMD2）粉碎叶片中Cry1Ab杀虫蛋白在3种水稻土，即青紫泥田、黄筋泥田和黄松田土中不同土壤含水量、土壤pH值和温度条件下的降解动态。【结果】供试叶片粉中Cry1Ab蛋白在3种水稻土中的降解动态均可用一级化学反应动力学指数方程来拟合，降解半消减期t0.5为1.8～4.0 d。【结论】土壤含水量、pH和温度对Cry1Ab蛋白降解速率均有一定影响，但pH和温度的影响更为明显。通常pH较低的酸性土壤和低温不利于土壤中Cry1Ab蛋白的降解,特别是在酸性黄松田中降解最慢。     

转Bt基因玉米残体Cry1Ab蛋白在土壤中的残留动态

采用ELISA定量法研究了(28±1)℃下转Bt基因玉米植株残体不同组织所含Cry1Ab蛋白在黄褐土和红壤中的残留动态,并对其进行方程拟合。结果表明,转Bt基因玉米植株残体不同组织释放的Cry1Ab蛋白在不同土壤中的残留动态基本一致,均呈前期快速降低和后期稳定下降2个阶段,但同一组织释放的Cry1Ab蛋白在不同土壤中的残留变化速率存在显著差异,黄褐土中下降明显快于红壤,1周内表现尤为显著;不同组织释放的Cry1Ab蛋白在同一土壤中其残留差异显著,且受培养时间等因素的影响,总体表现为根>叶>茎,与初始时Cry1Ab蛋白土壤可提取量表现基本一致;双指数模型比移动对数模型和指数模型更符合转Bt基因玉米残体中Cry1Ab蛋白在土壤中的残留动态。     

Cry1Ab13杀虫基因的PCR诱变及功能验证

【目的】通过易错PCR技术克隆一种新的Cry1Ab13基因,以利用Cry类Bt基因提高作物抗虫性,丰富基因资源。【方法】利用易错PCR技术对苏云金芽孢杆菌Cry1Ab13基因进行随机诱变,构建突变体文库,筛选获得突变株Cry1Ab13-1,将该基因构建原核重组表达载体后转化到大肠杆菌中进行异源表达,并利用表达的目的蛋白进行抗虫鉴定。【结果】序列分析表明,突变株Cry1Ab13-1基因序列全长2 036bp,与原始碱基序列的一致性为97.79%,有2个碱基发生突变,导致该基因编码的氨基酸序列中有2个氨基酸改变,分别是第130位由脯氨酸变成丝氨酸,第383位由丝氨酸变成苏氨酸;改变后的氨基酸序列与原始氨基酸序列一致性为96.97%。在线分析表明,该基因与已知过敏源的序列同源性低于35%,不存在致敏性。SDS-PAGE电泳分析表明,表达蛋白分子质量大小为79.5ku,与预期结果相符。抗虫鉴定表明,处理72h时表达的目的蛋白对小菜蛾(Plutella xyllostella)幼虫的致死率达87.88%,明显高于未突变基因对照组的幼虫死亡率;对亚洲玉米螟(Ostrinia nubilalis)幼虫的致死率达81.11%,而且存活的亚洲玉米螟幼虫的生长发育受到明显抑制。【结论】成功克隆了Cry1Ab13-1抗虫基因,且该基因对小菜蛾幼虫和亚洲玉米螟幼虫均具有高效的杀虫活性。     

转Bt-cry1Ac基因棉花叶片中杀虫蛋白在环境中的降解动态

 采用ELISA方法研究了Bt棉花叶片中Cry1Ac杀虫蛋白在不同环境条件空气介质中和土壤介质中的降解规律。结果表明，不同环境下Bt杀虫蛋白降解趋势有明显差异。不同温湿度及光照条件的空气介质中，Bt杀虫蛋白的降解速度一般在初期较快，经过短暂的缓慢降解阶段后进入相对稳定状态（含量50 ng·g-1左右）。高温低湿条件下，Bt杀虫蛋白降解较快，达到稳定水平的时间短。Bt杀虫蛋白在光照和非光照环境下的的降解动态没有显著性差异。自然条件下Cry1Ac蛋白在土壤介质中初始阶段降解迅速，30 d后降解了85%左右。随着冬季的到来, 杀虫蛋白降解趋于缓慢。次年春天后，杀虫蛋白的降解加快，至 4月下旬检测不到Bt杀虫蛋白。     

抗虫Cry2Ab基因的原核表达及玉米的遗传转化

玉米的产量深受虫害的影响,抗虫Cry2Ab基因对玉米黏虫抗性有重要意义。利用外源抗虫基因Cry2Ab构建到原核表达载体pET-22b中,对其进行SDS-PAGE检测和抗黏虫性鉴定。SDS-PAGE检测结果表明,Cry2Ab基因编码的杀虫蛋白在大肠杆菌BL21中得到正确的表达,条带大小为70.68 kD;抗黏虫性鉴定结果表明,当Cry2Ab蛋白浓度为100μg/g时,对东方黏虫致死率达到86.66%。同时构建pCAMBIA3301-Cry2Ab-Bar植物表达载体,通过农杆菌介导法将外源抗虫基因Cry2Ab转入玉米自交系GSH9901愈伤组织中,利用除草剂筛选及PCR技术检测得到T₁转基因阳性植株4株。获得的转基因抗虫玉米植株为抗虫转基因玉米的研发及抗虫玉米新种质的创制奠定了基础。     

转基因玉米根际土壤DNA的提取

[目的]探索转基因玉米根际土壤DNA提取的方法。[方法]采用直接裂解方式,通过玻璃珠、溶菌酶和SDS共同作用于转基因玉米MON863和Bt 176的根际土壤中,提取微生物DNA。[结果]该方法能从两种转基因玉米根际土壤中提取到20 kb的完整DNA片段。[结论]所得DNA完全适用于PCR扩增和酶切的要求。     

转cry1Ab/cry2Aj基因玉米双抗12-5对意大利蜜蜂成虫的影响

转cry1Ab/cry2Aj基因玉米双抗12-5是我国自主研发的抗虫耐除草剂玉米品系,目前已获批准进入生产性试验阶段。蜜蜂是具有重要生态和经济意义的昆虫,是转基因植物环境安全评价中主要的非靶标节肢动物。在转基因抗虫植物种植过程中,蜜蜂可能通过采集花粉暴露于转基因抗虫植物表达的杀虫蛋白。本实验采用室内生测的方法评价了转基因玉米双抗12-5花粉和Cry1Ab杀虫蛋白对意大利蜜蜂(Apis mellifera)的影响。结果显示,喂食转基因玉米花粉处理组的意大利蜜蜂体内能检测到Cry1Ab杀虫蛋白;与对照相比,饲喂转基因玉米花粉和8 μg·mL^-1纯化的Cry1Ab杀虫蛋白对意大利蜜蜂的存活率没有显著影响,吡虫啉处理组意大利蜜蜂存活率显著低于花粉和蔗糖处理组。以上结果表明,转基因玉米双抗12-5或Cry1Ab杀虫蛋白对意大利蜜蜂的风险较小。     

基于三级营养传递Cry1Ac蛋白对普通草蛉酶活力及生长发育的影响

【目的】研究Cry1Ac蛋白通过棉花、棉蚜的传递对普通草蛉酶活性及生长发育的影响,为转Bt基因棉花的安全性评价提供参考和依据。【方法】采用ELISA方法,检测Bt棉、取食Bt棉的棉蚜和捕食棉蚜普通草蛉体内Bt杀虫蛋白含量;通过酶活力测定普通草蛉幼虫取食Bt棉花上棉蚜后其体内的类胰蛋白酶、类胰凝乳蛋白酶和氨肽酶的酶活性;室内生物测定普通草蛉取食Bt棉花上的棉蚜后对其生长发育的影响。【结果】Cry1Ac杀虫蛋白在棉叶中的表达量为788.76 ng/g,远高于棉蚜体内的2.35 ng/g,取食Bt棉花上棉蚜的普通草蛉3龄幼虫体内并未检测到Bt杀虫蛋白;通过三级营养传递的Cry1Ac蛋白对普通草蛉酶活力影响甚微。【结论】棉蚜取食Bt棉花后体内仅能累计微量Cry1Ac蛋白;普通草蛉取食Bt棉花上的棉蚜后,对其体内三种酶活性和生长发育均没有负面影响。     

不同Bt蛋白对捕食性天敌大草蛉的生态安全性评价

【目的】明确转基因棉花中表达Cry1Ac、Cry1F和Cry2Ab蛋白对我国Bt棉田中主要捕食性天敌大草蛉（Chrysopa pallens）的潜在影响。【方法】通过在大草蛉人工饲料中添加高剂量Bt蛋白的方法,评价Cry1Ac、Cry1F和Cry2Ab蛋白对大草蛉重要生命表参数（4龄幼虫体重、幼虫发育历期、化蛹率、蛹重、蛹发育历期、羽化率、成虫体重和产卵量）的影响,以不添加杀虫物质的大草蛉纯人工饲料作为阴性对照,以添加PA（砷酸二氢钾,KH₂AsO₄）的大草蛉人工饲料作为阳性对照;同时,利用双抗体夹心酶联免疫吸附法（DAS-ELISA）测定取食Bt蛋白处理饲料后,大草蛉幼虫、蛹以及成虫体内的Bt蛋白浓度;利用ELISA法和敏感昆虫生物测定法,检测新鲜饲料和在试验环境条件下暴露2 d的处理饲料中Bt蛋白的稳定性和生物活性;此外,利用酶活性测定的方法,比较取食空白对照饲料、Bt蛋白处理饲料或PA处理饲料后大草蛉体内主要消化酶（总蛋白酶、类胰蛋白酶、类凝乳蛋白酶和氨肽酶）、解毒酶（α-乙酸萘酯酯酶、羧酸酯酶、谷胱甘肽-S-转移酶、乙酰胆碱酯酶、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶）和保护酶（超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶）的活性。【结果】生命表评价结果表明,在大草蛉人工饲料中添加高浓度单独Bt蛋白或Bt蛋白混合物,对大草蛉4龄幼虫体重、幼虫发育历期、化蛹率、蛹重、蛹发育历期、羽化率、成虫体重和产卵量无显著性不利影响,但饲料中添加PA却能够使大草蛉幼虫和蛹发育历期极显著延长,4龄幼虫体重、化蛹率、蛹重、羽化率、成虫体重和产卵量极显著降低;大草蛉体内Bt蛋白浓度测定结果显示,大草蛉取食Bt蛋白处理饲料后,其幼虫、蛹及成虫体内均含有一定量的Bt蛋白;ELISA和敏感昆虫生物测定结果表明,新鲜准备和在试验环境条件下暴露2 d的Bt蛋白处理饲料,均含有高剂量且具有生物活性的Bt蛋白,因此,大草蛉在整个生物测定过程中接触到的均为高浓度的、具有生物活性的Bt蛋白;此外,取食Bt蛋白处理饲料,对大草蛉幼虫和成虫体内主要消化酶、解毒酶和保护酶活性无显著性影响,但取食PA处理饲料能使大草蛉幼虫和成虫体内氨肽酶活性极显著降低,其他所测消化酶、解毒酶和保护酶活性显著升高。【结论】大草蛉对3种供试Bt蛋白（Cry1Ac、Cry1F和Cry2Ab）不敏感,取食这3种Bt蛋白对大草蛉生长发育及其体内主要消化酶、解毒酶和保护酶活性没有显著不良影响,本研究所建立的生物评价体系还可用于评价其他新型转基因抗虫植物中表达杀虫蛋白对大草蛉的生态安全性。     

转Bt基因水稻的碳代谢特性

【目的】评价外源Bt基因导入对水稻碳代谢特性的影响。【方法】以转Bt基因水稻克螟稻1号及其非转基因亲本秀水11,以及克螟稻1号与3个杂交水稻恢复系明恢63、R3027和99亚162杂交和连续回交而育成的农艺性状和抗虫性稳定品系的3对近等基因系为材料,对叶绿素与可溶性糖含量、RuBP 羧化酶、蔗糖合成酶及蔗糖磷酸合成酶活性、干物质及有机碳积累量等碳代谢指标进行了测定。【结果】分蘖盛期克螟稻1号的叶绿素a含量、可溶性糖含量、干物质和有机碳含量均极显著低于秀水11（P＜0.01）,叶绿素b含量、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活性显著低于秀水11（P＜0.05）,但其它3对Bt水稻与非Bt水稻间所有生理指标均无显著差异;齐穗期克螟稻1号蔗糖磷酸合成酶活性显著高于秀水11,而干物质和有机碳积累量则显著低于秀水11;BtR3027蔗糖合成酶活性显著低于R3027,而Bt99亚162可溶性糖含量和蔗糖磷酸合成酶活性则显著高于99亚162;成熟期所有Bt水稻与各自非Bt水稻间干物质重和有机碳积累量差异均不显著。【结论】克螟稻1号大多数碳代谢指标的显著变化主要是由无性系变异引起的;3对近等基因系中Bt基因对个别碳代谢指标的影响是短暂的,且与Bt基因所处的遗传背景有关。     

Impacts of Environmental Factors on Degradation of Cry1Ab Insecticidal Protein in Leaf-Blade Powders of Transgenic Bt Rice

The determination of the environmental fate of Bt insecticidal protein released by Bt rice plants in paddy soils is a key issue in its ecological risk assessment. In this study, the impacts of soil water content, pH, and temperature on the degradation of Cry1Ab protein expressed in the leaves of Bt rice KMD2 were studied in the laboratory. Three types of paddy soils were used, i.e., blue clayey paddy soil, pale paddy soil on quaternary red soil, and marine-fluvigenic yellow loamy paddy soil. Ground powders of KMD2 leaf blades were mixed with each type of soil, and degradation dynamics of Cry1Ab were measured using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The degradation rate of Cry1Ab was high at the early experimental stage, but slowed down steadily at middle and later stages, which could be described by exponential equations, with the half-life period of degradation determined as 1.8-4.0 d. The soil water content, pH, and temperature could affect the degradation of Cry1Ab, but the effects of soil pH and temperature were relatively greater. In general,Cry 1 Ab degradations were slower under lower soil pH and temperature conditions, especially for marine-fluvigenic yellow loamy paddy soil.     

Impacts of Environmental Factors on Degradation of CrylAb Insecticidal Protein in Leaf-Blade Powders of Transgenic Bt Rice

The determination of the environmental fate of Bt insecticidal protein released by Bt rice plants in paddy soils is a key issue in its ecological risk assessment. In this study, the impacts of soil water content, pH, and temperature on the degradation of CrylAb protein expressed in the leaves of Bt rice KMD2 were studied in the laboratory. Three types of paddy soils were used, i.e., blue clayey paddy soil, pale paddy soil on quaternary red soil, and marine-fluvigenic yellow loamy paddy soil. Ground powders of KMD2 leaf blades were mixed with each type of soil, and degradation dynamics of Cry lAb were measured using enzyme-linked immunosorbent assay （ELISA）. The degradation rate of CrylAb was high at the early experimental stage, but slowed down steadily at middle and later stages, which could be described by exponential equations, with the half-life period of degradation determined as 1.8-4.0 d. The soil water content, pH, and temperature could affect the degradation of CrylAb, but the effects of soil pH and temperature were relatively greater. In general, CrylAb degradations were slower under lower soil pH and temperature conditions, especially for marine-fluvigenic yellow loamy paddy soil.     

Field Evaluation of the Asian Corn Borer Control in Hybrid of Transgenic Maize Event MON 810

In this study,a transgenic Bt maize hybrid(event MON 810 from Monsanto Company)expressing Cry1Ab protein derived from Bacillus thuringiensis(Bt)and its negative isoline hybrid were evaluatrial. Maize plants were artificially infested with neonate larvae of Asian corn borer at the mid-whorl(firstgeneration),pre-tassel(first-and/or second-generation),and silk(second-generation)growth stages.The transgenic Bt maize hybrid sustained significantly less leaf feeding damage(rating 1.0±0.0)than its negative isoline control(rating 7.3±0.1).With the Bt maize,1.3-6.8%of plants were damaged by corn borer tunneling with＜0.5 cm tunneling per stalk under different levels of infestation,compared with 100%of plants damaged with 9.3-25.0 cm tunneling per stalk for the negative isoline control. On average,transgenic Bt maize hybrids had only 0.01-0.05 tunnels per stalk and no stems were broken.In contrast,the negative isoline control had 3.11-8.36 tunnels per stalk and 31.2-73.9% of stems broken.Yields were significantly higher in trahsgenic Bt maize than in the control. These results demonstrate that transgenic Bt maize can significantly minimize yield losses caused by the Asian corn borer through resistance to the first-and second-generation larvae.     

转Bt(Cry1Ab)基因对水稻光合特性及光合产物积累的影响

 【目的】明确外源Bt基因插入对水稻倒1叶光合速率及光合作用相关生理特性的影响。【方法】以转Bt基因水稻及亲本水稻为试材,研究盆栽及田间条件下转Bt基因及亲本水稻苗期、拔节期、抽穗期和成熟期倒1叶光合特性及其相关光合酶活性、光合产物积累的动态变化。【结果】转Bt基因及亲本水稻生理活动峰值均出现在拔节期。与亲本水稻相比,转Bt基因水稻苗期叶片净光合速率显著低于亲本;而拔节期和抽穗期,转Bt基因水稻倒1叶净光合速率、叶绿素含量和乙醇酸氧化酶活性显著高于亲本水稻（P＜0.05）,且拔节期转Bt水稻倒1叶气孔导度和胞间CO2浓度也显著高于亲本水稻（P＜0.05）;成熟期,转Bt基因与亲本水稻倒1叶光合特性无显著性差异（P＞0.05）。【结论】与亲本水稻相比,外源Bt基因的插入对水稻叶片光合特性产生短暂影响,但这种影响不具有持续性。     

新疆棉区棉铃虫对Bt毒蛋白(Cry1Ac蛋白)敏感基线的测定

[目的]测定新疆棉区棉铃虫对Bt毒蛋白(Cry1Ac蛋白)的敏感基线.[方法]实验采用梯度浓度测定法对新疆8个主要常规棉区的棉铃虫进行敏感性测定.[结果]测得新疆棉区棉铃虫对Bt毒蛋白(Cry1Ac)的敏感基线:平均致死中浓度(LC50)为0.033 μg/mL,范围为0.022～0.048 μg/mL.LC90的值为0.899 μg/mL,范围为0.526～1.333 μg/mL.抗性识别浓度LC99的值为1.020 μg/mL.采集的所有种群都对Bt毒蛋白(Cry1Ac)具有高度的敏感性.95;置信区间方差分析表明,新疆主要常规棉区棉铃虫对Bt毒蛋白(Cry1Ac)的敏感度差异不显著.[结论]实验所得到的数据可作为今后新疆棉区棉铃虫抗性监测的基准.