害虫对转Bt基因抗虫棉的抗性及对策

本文在分析棉铃虫对Bt基因抗虫棉产生抗性的基础上,重点分析探讨了延缓害虫对转Bt基因抗虫棉产生抗性和延长转基因抗虫棉使用寿命的技术措施和对策。     

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。     

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。     

双价基因(Bt+CpTI)抗虫棉对棉铃虫的杀虫活性及抑制生长作用

比较了转 Bt+ Cp TI双价基因抗虫棉 (双价棉 )与转 Bt单基因棉 ( Bt棉 )对棉铃虫不同Cry1 Ac抗性种群杀虫活性的时间动态和对不同龄期幼虫的抑制生长作用。结果表明 ,双价棉叶对棉铃虫的杀虫活性于 6月底最高 ,7月底和 8月下旬逐渐下降 ,高于同期测定的 Bt棉的杀虫活性。双价棉对棉铃虫抗性种群 2～ 5龄幼虫的死亡率、存活幼虫体重、化蛹率和成虫羽化率等生长发育的影响 ,均显著高于 Bt棉。用 Bt棉叶连续饲养不同龄期抗性棉铃虫 ,2龄幼虫就可部分化蛹和羽化 ,而用双价棉饲养 ,5龄以下幼虫不能化蛹和羽化 ,表明双价棉对抗性棉铃虫具有较强的抗虫性。     

转基因抗虫棉抗虫性状的遗传研究

转 Bt基因抗虫棉新棉 33B和 GK- 1 2对棉铃虫具有显著的抗性。盛蕾期饲喂抗虫棉株系72 h后 ,初孵棉铃虫幼虫死亡率分别为 86.8%、75 .1 % ,对照 TM- 1、泗棉 3号、苏棉 1 2号三个常规品种 (系 )初孵幼虫死亡率分别为 1 0 .9%、1 3.9%、9.2 %。转 Bt基因抗虫棉的杂种一代能明显延缓棉铃虫的发育进程。饲喂新棉 33B、GK- 1 2与常规品种 (系 )的杂种一代 72 h后 ,存活幼虫以1龄虫为主 ,分别占 92 .4%、85 .1 % ,并有少量 2龄幼虫。而同批次对照苏棉 1 2号和泗棉 3号以 2龄虫为主 ,分别占 89.6%、86.8% ,并有少量的 3龄虫出现。以抗虫棉与常规棉杂种 F1叶片饲喂棉铃虫 ,其发育进度较取食对照品种的延缓 1个龄期。转 Bt基因抗虫棉抗虫性状的遗传是受一对显性基因控制的。 Bt基因是以单一位点的方式整合到棉花基因组 ,不存在多位点的整合方式     

对Bt毒蛋白不同抗性水平棉铃虫品系的生物学研究

用对Bt毒蛋白(Cry1Ac)具有一定抗性水平的安阳品系和相对敏感的新疆品系棉铃虫进行Bt毒蛋白(Cry1Ac)的室内毒力测定结果表明,两品系的LC50值分别为8.7645g·L 1和0.2547g·L 1,前者是后者的34.4倍。用转Bt基因抗虫棉中棉所29和常规棉花品种中棉所35蕾期的倒3叶饲养安阳品系和新疆品系棉铃虫的初孵幼虫(孵化后24h),结果表明:两个棉铃虫品系在取食抗虫棉后的累计校正死亡率在1～2d内差异不明显;新疆品系棉铃虫在转Bt基因抗虫棉上发育的最高龄期为4龄,其比率为6.7%;而安阳品系部分棉铃虫能够在转Bt基因抗虫棉上完成生长发育,其4龄幼虫的比率为45.5%,5、6龄幼虫的比率分别为12.6%和3.8%,有1.6%的幼虫能够正常化蛹;用常规棉棉叶饲养的安阳品系和新疆品系棉铃虫各龄幼虫的发育历期差异不显著,而用转Bt基因抗虫棉棉叶饲养的安阳品系棉铃虫幼虫的发育历期与新疆品系虽然差异不显著,但前者的发育历期均短于后者。     

转基因抗虫棉的抗性研究与利用

转基因抗虫棉是我国唯一获准商品化生产的转基因作物,本文对抗虫基因的分离与转基因棉株的获得及抗虫棉的抗性原理进行了探讨。转Bt基因抗虫棉不同生育阶段,不同部位对棉铃虫的抗性,抗虫棉的研制成功与大规模产业化保障我国棉花稳步发展,增加农民收入保护环境作出了重要贡献。     

2005-2020年转Bt基因棉花抗虫性变化及其与产量性状的相关性分析

为了给转Bt基因棉花在科研和生产上多世代可持续利用提供依据,以转Bt基因棉花品种银山8号为试验材料,从2005年开始,连续16年进行跟踪研究。结果表明,随种植世代的增加,生物测定银山8号第2～4代棉铃虫幼虫校正死亡率、铃期叶片和铃期小铃杀虫蛋白表达量均有不同程度的线性上升趋势,同时皮棉产量线性回归也呈增长趋势;苗期叶片、蕾期叶片和蕾期小蕾杀虫蛋白表达量呈线性下降趋势。相关性分析表明,抗虫棉的抗虫性与皮棉产量间均呈正相关,株铃数和衣分是构成皮棉产量的重要因子,与皮棉产量的相关性分别达到极显著和显著水平。外源Bt基因转入棉花后能稳定遗传给后代,通过卡那霉素鉴定和系统选择可以持续保持转Bt基因棉花多世代的抗虫性,甚至通过提纯复壮逐年优选,可实现转Bt基因抗虫棉特定生育时期或部分棉花器官抗虫性的提高。     

我国转基因抗虫棉研究与应用

我国转基因抗虫棉研究起步于20世纪90年代,1992年人工合成了GFMcrglAcryBt基因,1995年研制成功了CrylA+CPTI双价抗虫基因,并相继育出了单价、双价和杂交抗虫棉新品种。转Bt基因抗虫棉不同生育阶段,不同部位对棉铃虫的抗性不同。对3龄以上的棉铃虫毒死率明显下降。转Bt+CPTI抗虫棉与转Bt基因抗虫棉有相似的抗虫性,但抗虫具有广谱性,且对大龄棉铃虫的杀伤效果显著高于Bt基因抗虫棉。转基因抗虫棉已推广应用847万hm²,累计创社会经济效益220多亿元。     

复合性状转基因棉花杀虫蛋白表达量及对4种鳞翅目害虫的抗性

为了探讨复合性状棉花在长江流域对主要鳞翅目害虫的影响,本文以转Cry1Ac+Cry2Ab2+Cp4-epsps棉花Daiza24为材料,对其外源杀虫蛋白的时空表达及对棉铃虫、红铃虫、斜纹夜蛾、甜菜夜蛾4种主要鳞翅目害虫的抗性进行了测定。结果表明:Cry1Ac杀虫蛋白在复合性状棉花Daiza24和单价抗虫棉Tai D-5的各生育期不同组织器官中均能相对稳定地高表达,除铃期叶片外2个品种无显著差异。Daiza24各生育期不同组织器官中的Cry2Ab2杀虫蛋白含量高于Cry1Ac蛋白。同时,随着棉花逐渐生长,两种杀虫蛋白在棉花繁殖器官中的含量出现逐步下降的现象。室内生物测定和田间调查结果表明,在2、3、4代棉铃虫发生盛期,Daiza24不仅对棉铃虫、红铃虫有较好的控制效果,而且对斜纹夜蛾和甜菜夜蛾等非靶标害虫也有较好的控制作用,其室内杀虫效果分别为74.81%~81.81%、76.14%~85.14%,显著高于当地主栽抗虫棉品种Tai D-5,这与其杀虫蛋白表达量基本一致。     

不同转基因棉的抗虫性与Bt毒蛋白含量关系研究

转单价 Bt基因棉和转双价 ( Bt+ Cp TI)基因棉对棉铃虫抗性的时空动态及其 Bt毒蛋白含量变化表明 ,无论是单价 Bt基因还是双价 ( Bt+Cp TI)基因 ,对棉铃虫均有明显的抗性 ,呈现明显的时空动态变化。单价 Bt基因在花铃期以前抗性不如双价 ( Bt+ Cp TI)基因 ,在花铃期单价 Bt基因棉花营养器官的抗性稍好于双价 ( Bt+ Cp TI)基因 ,但生殖器官的抗性不如双价 ( Bt+ Cp TI)基因。转单价 Bt基因棉和转双价 ( Bt+ Cp TI)基因棉的 Bt毒蛋白含量时空动态变化趋势与各自的抗虫性相一致。但转双价 ( Bt+ Cp TI)基因棉的Bt毒蛋白表达量在棉株各生育期同一器官及同一生育期不同器官均比转单价 Bt基因棉略低 ,说明 Cp TI基因对棉铃虫也有一定的抗性     

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.     

转Bt+CpTI双价抗虫棉的遗传稳定性及生育后期对棉铃虫抗性表现

本文研究了转Bt+CpTI双价抗虫棉双抗-1 4个世代的棉铃虫抗性及其生育后期棉花对棉铃虫的杀虫活力.研究结果表明4个不同世代的双抗-1在苗期、蕾期、开花期和铃期的抗虫性水平相近,说明双抗-1的棉铃虫抗性能稳定遗传;双抗-1不同部位叶片抗虫性明显,抗性水平与中心Bt相近,也表现出前期抗虫性强后期抗虫性弱的时空表达特性.尽管抗     

抗虫棉外源Cry1A融合杀虫蛋白在土壤中的降解动态

 以转Bt基因棉GK12和转Bt+CpTI基因棉中棉所41为试验材料,以其亲本材料（泗棉3号、中棉所23）为对照,采用ELISA测定方法,研究了抗虫棉外源Bt杀虫蛋白在土壤中的降解动态。结果表明：在土壤掩埋条件下,转Bt 基因棉和转双价基因棉叶片中Bt杀虫蛋白的降解动态基本一致,降解周期达6个月;叶片掩埋后1～3个月,杀虫蛋白降解最迅速,4～6个月降解缓慢,第7个月已检测不到。不同生育期两者根系中Bt杀虫蛋白含量变化趋势基本一致,5月最高,6－9月迅速下降,10月至次年3月逐渐下降,至次年4月已检测不到。土壤中Bt杀虫蛋白的降解动态基本一致,两类抗虫棉播种前土壤中均检测不到Bt杀虫蛋白,苗期开始Bt杀虫蛋白的含量逐渐增加,至花期均达到最高峰,铃期以后逐渐下降。棉花收获后6个月内,两类抗虫棉田土壤中Bt杀虫蛋白含量迅速降低,到次年4月已检测不到。     

谈棉花新秀——抗虫棉

1 抗虫棉抗虫原理 育种家将某种Bt细菌中的一种可以引导生产生杀虫蛋白质的遗传物转到了棉花中,这种杀虫蛋白质可以使棉铃虫消化道产生穿孔,最终导致其死亡.     

与棉铃虫对转Bt抗虫棉田间抗性演进相关的四跨膜蛋白基因显性突变新位点

<正>推广种植转苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)基因作物,抑制了一些主要害虫的发生,减少了杀虫剂使用,增强了天敌控害作用,提高了种植收益。然而,害虫快速演进的抗性正在减弱转Bt基因作物的这些效果。因此,亟需更好地了解害虫对转Bt基因作物产生抗性的遗传基础,以监测、延缓和消除害虫抗性。Jin等通过全基因组关联分析、精细遗传作图和抗感个体DNA序列比对抗性和易感个体,在全球性肆虐的棉铃虫中新发现了四跨膜蛋白     

华北地区棉铃虫对Bt杀虫蛋白的抗性监测

采用Bt可湿性粉剂标样和含单一Bt杀虫蛋白CryⅠA(c)的MVPⅡ水剂,研究改进了棉铃虫对Bt杀虫蛋白的抗性测定方法.1996～1998年进行华北地区棉铃虫对Bt制剂的抗性监测,结果表明,河北省邱县、冀州市、山东省高密市、河南省西华县棉铃虫与敏感种群相比的抗性指数(RR)为1.3～5.3倍;用诊断剂量法测定,只在1998年检测到山东高密棉铃虫的抗性个体频率为0.9%,其余均为0.1998年测定棉铃虫对CryⅠA(c)敏感性,与室内种群相比,河北邱县、冀州和山东高密棉铃虫种群对CryⅠA(c)的相对RR值分别为4.9、3.9和3.8倍,对Bt粉剂的相对抗性指数(RR)分别为1.1、1.4和1.6倍;用转Bt基因棉叶直接测定,田间棉铃虫的死亡率降低,表明用CryⅠA(c)进行测定与用转Bt基因棉叶直接测定结果相关性较大.     

转Bt+GNA双价基因抗虫棉花中抗虫基因及其抗虫性的遗传稳定性

采用PCR和PCR-Southern跟踪检测,Bt和GNA两个抗虫基因在转Bt+GNA双价基因抗虫棉花TL1的3个连续世代均稳定存在,完全连锁遗传;室内棉铃虫生物测定表明,该转基因植株的3个世代都高抗棉铃虫,各世代之间抗性水平一致,没有显著性差异;温室蚜虫抗性试验显示3个世代均对蚜虫具有较好的抑制作用,且抑制效果相当。因而,两个抗     

科技与产品

正我国科学家发现棉铃虫对Bt作物的抗性新机制据中国农科院植保所通报,该所棉花害虫研究组与华中师范大学等单位合作,发现了棉铃虫对Bt作物的抗性新机制。据介绍,苏云金芽孢杆菌(Bt)代谢过程中产生的晶体蛋白对多种害虫具有毒杀作用,利用转基因技术培育的Bt棉花、Bt玉米和Bt大豆已在全球范围内商业化种植。研究人员发现,棉铃虫Bt毒素受体基因ABCC2的变异可以导致其对Bt作物产生高水平的抗性,但这种变异显著增加了抗性棉铃虫     

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。