抗虫转基因作物研究进展

简要介绍了转基因作物 (GMO)的发展概况 ,对近年来国内外抗虫 GMO在转 B.t.毒素蛋白GMO;转蛋白酶抑制剂 GMO;转植物凝集素 GMO;其他类型抗虫 GMO;抗虫的基因沉默与失活现象等 5个方面的研究进展进行了论述。最后 ,对抗虫 GMO的发展前景进行了展望。     

转Bt与CpTI基因抗虫作物免疫检测试剂盒的制备及应用

针对我国转Bt与CpTI基因抗虫作物迅速发展，但其检测与评价技术缺乏的实际情况，进行了免疫检测试剂盒的研究，取得了如下结果：     

转抗虫基因棉花和玉米花粉对家蚕生长发育影响的评价

 苏云金杆菌 (Bacillusthuringiensis,Bt)杀虫蛋白基因和蛋白酶抑制剂基因是培育转抗虫基因植物的两大类基因。为了正确评价转抗虫基因作物花粉对非靶标重要经济昆虫的安全性 ,本试验以家蚕为对象 ,研究转cry1Ac基因棉花、转cry1A +CpTI双价抗虫棉花以及转cry1Ab基因玉米花粉对家蚕生长发育的影响。结果表明 ,与非转基因常规棉花或玉米花粉以及无花粉对照相比 ,转抗虫基因棉花或转抗虫基因玉米花粉对家蚕各龄期的死亡率、蛹重、茧重、茧层重、化蛹率、羽化率和产卵量均无多大影响 ,且无明显的剂量效应。虽然取食转抗虫基因花粉后家蚕一龄历期有所延长 ,但与非转基因的花粉处理相比 ,则无显著差异 ;同样 ,家蚕三龄眠蚕体重虽与无花粉对照相比表现出较大差异 ,但其体重均大于对照。可见 ,转抗虫基因棉花和玉米花粉对家蚕的历期和体重亦无多大影响。综上所述 ,转抗虫基因棉花和玉米花粉对家蚕的生长发育不会产生明显的负面影响。     

转基因抗虫作物对刺吸式昆虫的效果评价技术

转Bt基因抗虫作物的成功种植,有效地控制了以鳞翅目昆虫为主的咀嚼式口器害虫,但刺吸式口器害虫的危害却呈现加重趋势。目前,致力于抗刺吸式昆虫的外源基因筛选、转基因作物培育,及其抗虫效果评价成为转基因抗虫作物的研究重点。本文作者对目前常用的人工饲喂、建立种群生命表、蜜露检测、刺吸电位技术、酶和相关代谢产物检测和对天敌的影响等常用评价技术进行了概述,以期为转基因抗虫作物的推广应用提供参考。     

转抗虫基因杨树林节肢动物群落与多样性变化研究

为评价转抗虫基因杨树的生态安全性,以转抗虫基因107杨(BtCry1Ac基因和API基因)和常规欧美107杨节肢动物群落为研究对象,在河北省唐山滦南国有林场进行野外调查,运用统计生态学方法,研究转抗虫基因107杨节肢动物群落的多样性和稳定性。研究结果表明:转抗虫基因107杨节肢动物群落的物种数与对照杨基本一致,节肢动物的个体总数明显低于对照杨;转抗虫基因107杨节肢动物群落的多样性指数、均匀度指数均高于对照杨,优势度指数均低于对照杨;转抗虫基因107杨试验林中节肢动物群落结构稳定性相对较强。可见转抗虫基因107杨在抑制靶标害虫的同时,对节肢动物群落组成无不利影响,转抗虫基因107杨有较高的生物安全性。     

转双抗虫基因741杨树对节肢动物群落食物网的影响

利用食物网理论,研究了转双抗虫基因741杨树节肢动物群落的食物网的构成和特征。结果表明,与未转抗虫基因741杨树的节肢动物群落(对照)相比,转双抗虫基因741杨树的节肢动物群落的营养层次多样性、物种多样性、网络复杂多样性和广义信息多样性均有所升高。说明,转双抗虫基因741杨树节肢动物群落稳定性优于未转抗虫基因741杨树节肢动物群落,转双抗虫基因741杨树节肢动物群落对来自外界干扰的抵抗力增强或者在群落受到干扰后恢复力增强。     

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。     

甘蔗抗虫转基因研究进展

甘蔗是世界最重要的糖料作物,但日益严重的虫害给甘蔗产量及品质造成了重大损失.目前甘蔗抗虫转基因育种已成为甘蔗抗虫育种最有效的途径之一.近年来,美国、澳大利亚、巴西、南非、古巴、泰国、印度、新加坡、中国及一些国际大型公司等都相继开展了甘蔗抗虫转基因研究,主要集中于转Bt基因、GNA基因、PI基因等甘蔗材料的筛选,并获得一批抗蔗茎螟的CryIA(b)转化植株、抗Chilo infuscatellus的转Cry1Ab基因甘蔗植株、抗绵蚜的转CNA基因甘蔗植株、抗甘蔗白螟的转PI基因甘蔗植株、抑制蛴螬幼虫生长的转PiⅡ和GNA基因甘蔗无性系G87、UP87及600多份转cry1C*基因甘蔗无性系,部分学者还对转Bt基因甘蔗植株的生理、抗虫性和农艺性状进行了研究.由于抗虫转基因甘蔗研究起步晚,受抗虫基因来源及知识产权保护等方面的限制,其研究进展缓慢,目前尚未培育出优良的甘蔗抗虫品种并推广种植.今后需对外源基因在转基因甘蔗无性后代中的整合、遗传表达特性及甲基化修饰等影响表达的各种因素进行综合研究,提高外源基因在甘蔗无性繁殖中遗传和表达的稳定性;此外,还需对抗虫转基因甘蔗的抗虫机理进行系统、深入的研究,为筛选出优良的、稳定遗传的抗虫甘蔗品种并在生产中推广应用提供理论依据和育种材料.     

转抗虫基因林木在害虫控制中的作用与合理利用途径

在简要回顾了转抗虫基因植物研究和利用的现状后，指出转基因植物利用中可能出现的问题主要有转基因植物的遗传变异、基因逃逸、反目标效应和对生物多样性与生态系统过程的不利影响。转抗虫基因植物的抗虫效应表现为致死效应、抑制生长发育和生态抗虫效应；提出了基于森林有害生物可持续控制的转基因植物合理利用对策，即加强生态安全性研究、实施基因交互策略、生态整合控制策略、应用屏障保护效应和保护遗传多样性策略。     

南农大研究成功重要病虫早期诊断技术

转基因三系杂变棉实现既抗虫又高产 经过中国农业科学院7年努力，我国转抗虫基因三系杂交棉分子育种技术获重大突破．研究水平跃居世界领先。完全具有自主知识产权的转抗虫基因三系杂交棉在国际上首次攻克丁棉花育种领域抗虫与高产难以结合的难题，使抗虫棉在抗虫的同时，可提高品种的产萤和品质．增产幅度一般达25％以上。     

Bt毒蛋白在转基因植物中的表达

随着抗虫转基因植物的推广和大面积商业化种植,Bt毒蛋白在转基因植物中的表达引起了人们的重视。综述了玉米、棉花、水稻等抗虫转基因植物的Bt毒蛋白表达及其时空变化规律。     

抗虫转基因植物的鉴定方法研究进展

农作物受害虫侵害严重,给农业生产带来巨大损失,喷施化学杀虫剂使害虫产生抗药性,且污染环境。近年来,转基因技术研究不断深入,抗虫转化研究工作进展迅速。鉴定转基因植物的方法技术有很多种,在此主要阐述了利用标记基因进行鉴定,分子标记,免役技术三大类方法,并对其原理分别进行了简单介绍。     

苏云金芽胞杆菌应用研究进展

由于苏云金芽胞杆菌(Bt)具有特异性高,对人畜无害,对环境友好等优点,因而其抗虫基因成为目前研究历史最久、应用最成功、使用最广泛的抗虫基因。现简述了cry基因资源的现状及在生物杀虫制剂、转基因作物中的研究进展。     

双价转基因抗虫棉花对土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌群落结构及丰度的影响

采用末端片段多态性分析(T-RFLP)和实时定量PCR(Quantitative real-time PCR,qPCR)方法,研究了不同生长时期双价转基因抗虫棉花和亲本非转基因棉花(对照)土壤氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)群落结构和丰度的变化,以探讨双价转基因抗虫棉花种植对土壤氨氧化微生物的影响。结果表明,双价转基因抗虫棉花土壤中AOB和AOA优势种群与对照相同,且随生长时期无显著变化,但在各自样品中所占比例不同。不同生长时期双价转基因抗虫棉花土壤AOB的Shannon指数和Evenness指数均与对照无显著差异,AOA的Shannon指数与对照也无显著差异,而苗期时Evenness指数显著低于对照(P0.05),其他3个生长时期差异均不显著。qPCR分析表明,除花铃期双价转基因抗虫棉花土壤AOB丰度高于对照外,其他3个生长时期均低于对照,而AOA丰度在4个生长时期均低于对照。吐絮期时,双价转基因抗虫棉花与对照土壤AOB和AOA丰度均差异显著(P0.05)。双价转基因抗虫棉花对土壤AOB和AOA群落结构组成无显著影响,但降低了AOB和AOA的数量,双价转基因抗虫棉花对土壤微生物的某些类群可能存在潜在影响。     

抗虫基因导入对棉花形态产量性状的影响

从棉花形态性状和产量形成特征2个方面比较系统地研究了抗虫基因导入对棉花农艺性状的影响,研究结果表明：转基因抗虫棉的单株结铃数、成铃率高于其受体品种;单株果枝数、单株果节数、铃重、衣分低于受体品种。抗虫基因导入引起的结铃性增强效应与铃重、衣分减弱效应相平衡,使得转基因抗虫棉的皮棉产量与受体品种基本持平。     

抗虫转基因玉米研究

目前抗虫转基因玉米产品的检测方法主要有PCR(聚合酶链式反应)和ELISA(酶联免疫吸附法)等;鉴定方法主要有抗生素鉴定法和直接接虫鉴定法。随着抗虫转基因玉米的大面积商业化种植,其所带来的生态安全问题也不可忽视,包括花粉漂(飘)移,对非目标害虫、土壤生态系统和蝶类昆虫的影响等。     

转基因抗虫棉农艺性状及光合特性

以转基因抗虫棉中棉所41、SGK321、郑199和其相应的受体品种中棉所23、石远321、中棉所12为试验材料,研究抗虫基因导入对棉花生长发育的影响。结果表明,转基因抗虫棉株高低于其受体品种,单株结铃数、成铃率高于其受体品种,铃质量、衣分低于其受体品种。抗虫基因导入引起的结铃性增强效应与铃质量、衣分减弱效应相平衡,使得转基因抗虫棉的皮棉产量与其受体品种基本持平。转基因抗虫棉的光合强度和叶绿素含量在7月8日以前低于其受体品种;7月8日-7月26日高于其受体品种;7月26日以后递减速率高于其受体品种。     

基于GR79 EPSPS筛选标记的抗虫抗除草剂表达载体构建及抗性鉴定

虫害和草害是农业生产中两大主要危害。目前,尽管转基因抗虫和抗除草剂作物相继报道和应用,然而我国抗虫抗除草剂复合性状作物培育仍然明显滞后,而且多依靠传统杂交选育的手段,费事费力、周期长。根据苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis, Bt）Cry1Ac蛋白结合结构域和毒性结构域特征,人工合成杀虫基因cry1Ac-2.5。同时,利用抗除草剂基因GR79 EPSPS替换卡那霉素筛选标记,构建基于草甘膦除草剂筛选标记的复合抗虫抗除草剂植物表达载体,并转化烟草。qRT-PCR结果表明转基因烟草cry1Ac-2.5和GR79 EPSPS基因转录水平均成功表达,经Bt和GR79试纸条检测表明上述基因在蛋白水平正确翻译。抗性实验表明,转基因烟草愈伤经草甘膦筛选,阳性率达到80%,且转基因烟草耐受100 mg/L草甘膦处理。抗虫实验表明,饲喂cry1Ac-2.5转基因烟草4 d后,棉铃虫幼虫死亡率为90%左右,表明人工基因cry1Ac-2.5具有显著的的抗虫效果。以上结果表明,构建的抗虫抗除草剂植物表达载体（Cry1Ac-2.5+GR79 EPSPS）将抗虫基因和抗除草剂基因有效合并,对于快速培育抗虫抗除草剂作物具有指导意义。     

转vip3基因作物研究进展

苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)杀虫晶体蛋白(Insecticidal Crystal Proteins,ICPs)转基因作物在全球种植已近15年。随着转基因作物种植面积的扩大,害虫对Bt杀虫蛋白产生抗性已成为一个严峻的问题。通过研究发现,苏云金芽孢杆菌的营养生长阶段可产生一种新的毒素,即VIP3蛋白。VIP3蛋白与已知的ICPs没有序列同源性和结构相似性,表达VIP3对十多种鳞翅目害虫具有毒杀作用,具有更广泛的抗虫谱,尤其可毒杀小地老虎(Agrois ipsilon)等对Bt非敏感害虫,对环境生物没有不良影响,是防治抗性害虫及扩大抗虫谱的一种新策略。