华北地区转Cry1A+CpTI和Cry1A基因棉棉田害虫和天敌昆虫的群落结构*

2000～2001年采用背负式机动吸虫器取样法研究了转抗虫基因棉,双价(Cry1A十CpTI)转基因棉(SGK321)和Bt(Cry1A)棉(GK12),棉田的害虫和天敌群落结构。结果表明,从害虫群落组成上看,转抗虫基因棉田平均查得15科19种,从普通棉不施药和施药对照田平均分别查得14科17．5种和13．5科17．5种;转抗虫基因棉田的主要种类数量多于普通棉不施药和施药对照田,普通棉施药田主要优势种类为烟粉虱(Bemisia tabaci)和棉蚜(Aphis gossypii)2种;转抗虫基因棉田的绿盲蝽(Lygus lucorum)高于普通棉不施药和施药对照田,棉铃虫(Helicovcrpa armigera)是普通棉不施药对照田的常见种,转抗虫基因棉田则无。从天敌群落组成上来看,从转抗虫基因棉田共查得平均24．3科39.3种,从普通棉不施药和施药对照田平均分别查得24科43．5种和25科38种;微小花蝽、姬小蜂(Chrysonotomyia)和异须盲蝽(Cumpylomms diversicornis)为转基因棉和普通棉不施药对照的优势种,蜘蛛(Araneida)的优势度有所上升并成为丰盛种;而在普通棉施药处理田中,棉短瘤蚜茧蜂(Trioxys rietscheli)和龟纹瓢虫(Propylaea japonica)为优势种,寄生蚜虫跳小蜂(Aphidencyrtus shikokians)、棉短瘤蚜茧蜂(Trioxys rietschcli)和黄足蚜小蜂(Aphelinus flavipes)数量有所上升,成为丰盛种。相比而言,转抗虫基因棉田害虫和天敌的主要种类数量都明显多于普通棉施药田,表明转抗虫基因棉有利于保护棉田的生物多样性和棉田生态系统的管理。     

转Cry1Ac和Cry1A+CpTI基因棉花粉对柞蚕生长发育影响的评价*

柞蚕(Antheraea pemyi)是中国华北和东北地区大面积人工野外饲养的重要经济昆虫,以天然柞林形成的蚕场与棉花常处于同一生态系统中。采用田间花粉沉积量测定结合室内生物测定的方法评价了转Cry1Ac基因和Cry1A CpTI基因棉(Gossypium hirsutum)花粉对柞蚕生长发育的生态风险。花粉沉积量测定表明,棉田内1m至棉田外1m的范围内,棉花花粉5d累积密度低于200粒／cm^2。用转基因抗虫棉花粉处理(花粉密度约l000粒／cm^2和10000粒／cm^2)的辽东栎(Quercus liaotungensis)叶片分别饲养蚁蚕至3龄末,结果显示,与非转基因棉花粉处理相比1～3龄期柞蚕的死亡率、发育历期、以及食物利用率、食物转化率、相对代谢速率、相对取食量和近似消化率等营养指标均无显著差别。表明两种供试转基因抗虫棉的种植不会对柞蚕的生长发育带来显著不利影响。     

福建省转基因抗虫稻田节肢动物群落多样性研究

试验研究转MH86^CpTI基因抗虫水稻和转MH86^CpTI＋Bt双价基因抗虫水稻稻田节肢动物群落的多样性，结果表明：转基因稻田节肢动物群落可分为先锋群落、郁闭未稳定群落和郁闭稳定群落3个阶段；在水稻灌浆期到蜡熟期，转基因水稻稽田中每次采得的节肢动物的物种数为CK〉MH86^CpTI〉MH86^CpTI＋Bt，个体数量大小为CK〉MH86^CpTI〉MH86^CpTI＋Bt，总体多样性指数与均匀性指数均为CK〉MH86^CpTI〉MH86^CpT＋Bt；转基因水稻稻田节肢动物群落的多样性与常规稻相比未见明显差异。在水稻生育前期与后期，转基因抗虫水稻田害虫优势度最高的分别为电光叶蝉和褐飞虱。     

转基因抗除草剂水稻对稻田叶冠层节肢动物群落多样性的影响

转基因抗除草剂水稻可能对稻田节肢动物产生影响。对转Bar基因抗除草剂籼稻"Bar68-1"和非转基因对照"D68"稻田叶冠层节肢动物群落的结构和特征进行调查、比较。结果显示,转基因水稻和非转基因对照水稻间的冠层节肢动物各亚群落中相对丰盛度高的物种(科)具有较大相似性,但在相对丰盛度低的科上有所差别;除2007年不喷药处理区天敌亚群落的Simpson指数(D)有差异外,转基因与非转基因对照稻田之间叶冠层节肢动物群落、亚群落的多样性指数(物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势集中性指数)差异不显著;在水稻分蘖中期、分蘖末期、齐穗期和乳熟期等4个生育期,95.3%的稻田节肢动物群落主要参数时间动态的品种间差异不显著。研究结果表明转Bar基因抗除草剂水稻"Bar68-1"对稻田叶冠层节肢动物的群落组成和多样性无显著影响。     

转Cry1Ab/Ac基因水稻对稻田底栖动物群落的影响

转Bt基因抗虫水稻的成功研发,为有效控制鳞翅目害虫对水稻的危害提供了一条最为有效、经济的途径。稻田底栖动物群落是转Bt基因抗虫水稻的重要非靶标生物。为了解转Bt基因水稻对稻田底栖动物群落的安全性,以转Cry1Ab/Ac基因抗虫水稻‘华恢1号’(简写为HH1)为材料,以其非转基因亲本‘明恢63’(简写为MH63)为对照,以稻田底栖动物群落为指示生物,运用群落学方法,通过连续2年在江西南昌的大田试验,研究了转Cry1Ab/Ac基因抗虫水稻对稻田底栖动物群落的影响。结果显示:2012年在HH1与MH63的稻田中分别采集到底栖动物22种与25种,其中两生境中相同物种19种,两群落物种组成相似度为0.808 5,有7种优势种,优势种相似度为0.833 3。2013年在HH1与MH63稻田中分别采集到底栖动物26种与28种,两类稻田相同底栖动物22种,两群落物种组成相似度为0.814 8,有6种优势种,优势种相似度为1.000 0。2012年与2013年群落总体分析与时间动态分析均显示,两类稻田中底栖动物的物种丰富度、个体数量、多样性指数、均匀性指数及优势集中性指数变化趋势相似,且均无显著差异。结果表明:连续种植2年转Cry1Ab/Ac基因水稻HH1对南昌稻田底栖动物群落无明显的负作用。     

Ghppo1基因在棉花防御中的表达及功能分析

诱导型抗性在植物防御植食性昆虫过程中起到重要作用,植物可通过基因和信号通路调控植物与害虫之间的互作。本研究以转Bt+Cp TI(苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis)+豇豆胰蛋白酶抑制剂(cowpea trypsin inhibitor))基因的抗虫棉品种中棉所41为材料,使用定量PCR分别测定棉铃虫(Helicoverpa armigera)危害、喷施茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,Me-JA)和水杨酸甲酯(methyl salicylate,Me-SA)等处理0、6、12、18和24h后,棉花Ghppo1(Gossypium hirsutum polyphenol oxidases 1)基因、茉莉酸途径关键基因Gh AOS(Gossypium hirsutum allene oxide synthase)、Gh COI1(Gossypium hirsutum coronatine insensitive1)表达量变化。交互取食试验测定1龄棉铃虫诱导及茉莉酸甲酯诱导18 h后棉花饲喂3龄棉铃虫与甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)虫重变化。以了解棉花Ghppo1基因在棉花诱导型抗性及棉花-棉铃虫互作关系中的作用。结果表明,1龄棉铃虫取食以及喷施Me-JA能够诱导棉花Ghppo1基因表达量显著升高,而3龄棉铃虫取食及喷施Me-SA不能诱导棉花Ghppo1基因表达量升高。此外棉花多酚氧化酶(polyphenol oxidases,PPOs)同样受1龄棉铃虫取食和茉莉酸甲酯诱导,而不受3龄棉铃虫和水杨酸甲酯诱导。1龄棉铃虫取食能够诱导茉莉酸途径关键基因Gh AOS和Gh COI1表达量显著上升。交互取食试验结果表明1龄棉铃虫诱导后的棉花植株能够抑制3龄棉铃虫及甜菜夜蛾的生长发育。棉花Ghppo1基因受茉莉酸途径而不受水杨酸途径调控,棉花Ghppo1基因参与棉花对棉铃虫的诱导型抗性反应。本实验结果表明,1龄棉铃虫可明显提高棉花对棉铃虫及甜菜夜蛾的抗性,棉花Ghppo1基因在棉花对棉铃虫与甜菜夜蛾抗性中发挥重要作用。     

转BT基因棉对棉田植物,节肢动物影响的调查

为有效地控制日益猖獗的棉铃虫危害,河北省从１９９５年开始含有转ＢＴ基因棉花品种。我们就“转ＢＴ基因棉地棉田植物、节肢动物的影响”进行了跟踪对比调查研究。初步认为：转ＢＴ基因棉对棉田植物群落结构没有影响,对其它植物的生长未发现不良影响,对田间非耗标节肢动物发现不良影响。转ＢＴ基因棉的种植大大减少,棉田化学农药的施用量,降低了对环境的污染,具有良好的生态效应;转ＢＴ基因棉田的生物多样性高于普通棉田,维     

稻田节肢动物群落对3 种土壤改良剂的响应

试验研究了竹炭、凹凸棒石、木炭3 种土壤改良剂在吸附土壤污染物质、改善土壤物理性状时, 对稻田节肢动物群落的影响。结果表明: 3 种土壤改良剂均显著提高了蜘蛛类个体数量, 特别是优势种八斑球腹蛛(Coleosoma octomaculatum)的个体数量, 竹炭、凹凸棒石处理田八斑球腹蛛的个体数量为对照田的5 倍多,木炭处理田为对照田的4 倍多; 3 种土壤改良剂均显著降低了植食类昆虫的个体数量, 竹炭、凹凸棒石和木炭处理田的目标害虫稻褐飞虱(Nilaparvata lugens)数量分别为对照田的15%、10%和20%; 3 种土壤改良剂均显著提高了蜘蛛类的优势度, 显著降低了植食昆虫类的优势度; 竹炭和凹凸棒石处理的第1 年可显著提高节肢动物群落多样性, 第2 年对节肢动物群落多样性无显著影响, 木炭处理的每年都显著提高了稻田节肢动物群落多样性与复杂度, 增加了稻田生态系统的稳定性。     

机油乳剂防治策略对柑橘园害虫天敌群落结构与动态的影响

不同防治策略对果园害虫天敌群落的影响试验结果表明,与果农常规防治策略(主要使用化学合成农药防治害虫)试区相比,机油乳剂防治策略(主要使用机油乳剂防治害虫)试区柑橘害虫天敌群落丰富度较高,且随该防治策略的继续实施而进一步逐年提高,天敌群落均匀度指数较稳定,而天敌群落多样性指数则无明显变化。     

转BT基因棉对棉田植物、节肢动物影响的调查

为有效地控制日益猖獗的棉铃虫危害,河北省从１９９５年开始试种含有转ＢＴ基因棉花品种。我们就“转ＢＴ基因棉对棉田植物、节肢动物的影响”进行了跟踪对比调查研究。初步认为：转ＢＴ基因棉对棉田植物群落结构没有影响,对其它植物的生长未发现不良影响,对田间非靶标节肢动物未发现不良影响。转ＢＴ基因棉的种植大大减少了棉田化学农药的施用量,降低了对环境的污染,具有良好的生态效应;转ＢＴ基因棉田的生物多样性高于普通棉田,维持了棉田的生态平衡,对可持续发展起到了良好的促进作用。     

农杆菌介导陆地棉棕彩选1号茎尖遗传转化

为建立高效的棕色棉茎尖遗传转化体系,以陆地棉棕彩选1号为材料,采用农杆菌介导茎尖的遗传转化方法,以培养7 d的棕彩选1号幼苗茎尖为受体,设计正交试验对共培养时间、共培养温度、菌液OD600、侵染时间等条件进行优化;此外,还研究了受体茎尖的大小及真空渗透等因素对转化效率的影响,初步建立了棕色棉茎尖农杆菌介导的遗传转化技术体系。结果表明,带有0.5 cm下胚轴的茎尖适合转化,适宜的农杆菌介导遗传转化条件为农杆菌菌液浓度OD600=1.0,侵染时间20 min,共培养时间3 d,共培养温度24℃。此外,真空渗透处理有助于抗性苗的发生。再生植株经在含100 mg·L~(-1)卡那霉素的培养基上筛选,获得102株抗性植株,再进行PCR鉴定和Southern杂交检测,共获得24株转基因植株,转化率为0.4%,且为单拷贝基因插入。本试验建立的优化条件为棕色棉的遗传转化奠定了理论基础。     

转CryIA(c)基因抗虫棉花棉籽的诱变活性研究

分别以环磷酰胺和氟化钠作为阳性诱变，以普通棉的棉籽粉及棉籽油作为对照物，同时设阴性对照组，以成年封闭群昆明种雄性小鼠和斑马鱼（Ｂｒａｎｃｈｙｎａｎｉｏ ｒｅｒｉｏ）为实验材料，将棉籽粉或棉籽油掺入饲料中饲喂小鼠或斑马鱼，检测小鼠骨髓嗜多染红细胞（Ｐｏｌｙｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｅｒｙｔｈｒｏｃｙｔｅｓ，ＰＣＥ）微核率（Ｍｉｃｒｏｎｕｃｌｅｕｓ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ＭＮ‰）和精子畸变率（Ｓｐｅｒｍ ｍａ     

影响阿克苏棉区棉花单产的温度要素分析

通过对阿克苏棉区棉花气候产量与不同长度时段、不同类型温度要素的相关分析，结果表明：（1）采用不同长度时段的日温度要素与棉花气候产量进行相关分析，比采用旬温度要素的工作更细致，更合理，更易找出对棉花气候产量影响较大的有生物学意义的较佳时段和温度要素；（2）在平均温度、最高温度及最低温度3个温度要素中，以最高温度对棉花气候产量的影响最大，其次是平均温度，最低温度最小；（3）春末及夏季的低温对阿克苏棉区的棉花气候产量形成具有一定的制约作用。温度要素对阿克苏地区的棉花气候产量有最大影响的时段是在盛夏的棉花开花－开花盛期（7月14日－7月28日），其次为春末和夏季的前中期（5月17日－7月24日）的属于第一真叶－开花盛期的时段。而农一师则不同，主要在夏季中后期（7月5日－9月3日），大体相当于棉花开花－裂铃前这一时段。     

转cry1Ac基因抗虫棉鄂杂棉1号的旁侧序列和品系特异性检测

为更好地了解我国转基因棉花的转化品系,建立快速准确的品系鉴别方法,本研究采用长链PCR、Genome Walking的方法解析转基因抗虫棉(Gossypium hirsutum L.)新转化品系鄂杂棉1号的整合结构和外源DNA整合的基因组旁侧序列.以旁侧序列为靶标,设计引物,对引物的筛选优化、特异性和灵敏度测试结果显示,建立的鄂杂棉1号品系定性PCR检测方法具有特异性,检测灵敏度为40个拷贝,相当于100 ng模板的0.1%.对市场的21个样品棉花样品检测,有3个样品检测出具有与"鄂杂棉1号"相同转化品系来源,表明本研究建立的品系特异性检测方法可应用于我国转基因棉花育种材料的鉴别和筛选.     

用于防治棉花土传病害微生物菌株Cy-1的遗传改造(简报)

我们在新疆乌苏市哈图布呼农场棉田棉株根际分离得到一株细菌,编号为Cy-1.平皿抑菌实验表明,Cy-1对于枯萎病菌(Fusarium oxysporium)、黄萎病菌(Verticillium dahliae)和其它土传病菌(Pythium ultimum, Rhizoctonia solani和Fusarium spp )有不同程度的抑制能力.盆栽实验表明,Cy-1的防病效果达75.6 %.田间小区实验防效达57.1 %.为了进一步提高Cy-1的防病效果,我们对其进行了遗传改造,以期获得高度防病的工程菌.     

我国转Bt抗虫基因棉杀虫活性的时间与空间动态分析

利用我国研制的转Ｂｔ抗虫基因棉ＧＫ－１２品系,系统测定了对棉铃虫杀虫活性的时间与空间动态。结果表明,转Ｂｔ抗虫基因棉相同部位叶片的杀虫活性随着棉花的生育期呈下降的趋势,并在盛花期之后显著降低;各花器的杀虫活性在田间棉铃虫第三代期明显高于第四代期;在模拟棉铃虫田间自然取食的条件下,第四代期的幼虫世代存活率明显高于二代期,有０．４％的幼虫可以发育至蛹期。转Ｂｔ抗虫基因棉不同器官杀虫活性的顺序为：叶〉蕾     

不同施氮量对棉花产量和棉田土壤养分的影响

为探讨连续定位试验条件下不同施氮水平对棉花产量和棉田土壤养分含量及养分利用效率的影响,于2018—2020年连续3年在阿拉尔开展田间试验,设置6个纯氮处理:0(N0)、90(N1)、180(N2)、270(N3)、360(N4)、450 kg·hm^-2(N5),研究了定点定量施氮对棉花土壤有机质、全氮、速效养分、植株干物重及含氮量、产量和氮肥利用效率的影响。结果表明,各处理土壤有机质、全氮及速效养分含量均随土层加深而减少。随施氮水平的提高,收获期棉田0~60 cm各土层土壤有机质含量基本无显著差异,全氮、碱解氮含量整体表现为N0、N1和N2处理低于N3、N4和N5处理,速效磷含量变化则反之;不同年限处理间速效钾含量基本以N3处理最低,至2020年N3处理0~60 cm土层速效钾平均含量较其他处理低23.49%~51.13%。棉花地上部单株干物重和单株含氮量均以棉铃占比最高,不同处理分别为59.04%~62.91%和56.48%~65.16%。各处理地上部单株干物重、单株含氮量、皮棉产量和氮肥表观利用率均随施氮量的增加呈先增后降的趋势,且均在N3处理达到最大,试验年内N3处理平均单株干物重和单株含氮量分别为117.25和1.96 g,皮棉产量2 419.39 kg·hm^-2,较其他处理分别高出29.75%、14.32%、8.18%、8.54%和10.21%,氮肥表观利用率也最高,为47.26%。因此,综合考虑产量及氮肥利用效率,推荐南疆阿拉尔地区棉花氮肥适宜用量为270 kg·hm^-2。在此施用量下可获得棉花高产,并减少收获期土壤养分残留。本研究结果为棉花精准施肥提供了理论依据。     

解淀粉芽孢杆菌41B-1R对棉花黄萎病的防效研究

棉花黄萎病严重危害棉花生产,尚无有效的控制方法。为提高棉花对黄萎病的抗性,本研究将从棉花根系中分离的对棉花黄萎病菌有较好抗性的内生细菌解淀粉芽孢杆菌41B-1R菌株添加到育苗基质中,培育苏棉22和中棉所41 2个棉花品种的幼苗,并评价生物育苗基质对棉花生长及抗黄萎病的效应。结果表明,育苗基质适合作为41B-1R的保存载体;添加生防菌41B-1R的育苗基质对棉花幼苗生长无不良影响;41B-1R能稳定地定殖于棉花幼苗根系内部。育苗后移栽,可有效减少非落叶型棉花黄萎病菌V1070在苏棉22和中棉所41幼苗根部的定殖,显著提高棉苗对黄萎病的抗性,防治效果分别达到46.7%和28.6%。本研究表明,用添加41B-1R菌株的育苗基质育苗可以有效降低棉花黄萎病的危害,为棉花黄萎病的防治提供了新途径。