早熟优质抗虫棉"晋棉26"的选育

利用生物技术将Bt基因导入到常规优良品种"晋棉七号"中,通过PCR检测、田间及室内抗虫性鉴定、后代材料的自交及系统选育,培育出转Bt基因抗虫棉"晋棉26".     

转Bt基因棉抗虫性的室内鉴定技术

从棉花种植、供试棉株器官选择、棉铃虫饲养、标准试虫选择、室内生测方法、抗性级别评价标准等方面 ,系统地总结了转 Bt基因棉抗虫性的室内鉴定技术。以从美国引进的转 Bt基因棉“保铃棉 32 B”为参考 ,对我国自行培育的第一个转 Bt基因棉“品种国抗棉 1号”的抗虫性进行了较系统的比较鉴定。     

转Bt基因玉米回交二代的抗虫性鉴定

对112-1,8085,综3,N808等4个BC2Bt基因材料进行田间抗虫性接卵鉴定和PCR分子检测。同等条件下,在BC2群体内;田间抗虫性接卵鉴定结果表明:不同遗传背景的转基因材料,抗性表现不同,不同植株之间抗性各异。MPCR检测结果表明,扩增产物的条带在100bp附近,与引物设计的片段大小吻合,说明转基因后代中外源Bt的存在。田间鉴定和室内分子鉴定基本一致,为抗虫株的选育提供了理论依据。     

转基因抗虫棉抗虫性与农艺性状的关系

以5个不同来源的转Bt基因抗虫品种及原始受体品种为材料进行半双列杂交并构建6个F2分离群体,对半双列杂交组合、亲本和6个F2分离群体进行田间比较试验和抗虫性鉴定,分析转入Bt基因以后转基因品种抗虫性和产量性状、纤维品质的表现.结果表明:Bt基因为显性遗传,Bt基因的引入对于杂交组合的纤维品质不具有显著的影响,但对于铃数的增加具有显著影响;在不同F2分离群体中,转基因抗虫棉的校正死亡率与烂铃率显著负相关,相关系数为-0.259～-0.495,抗性的提高对烂铃数的减少、成铃数的增加具有显著作用;不同拷贝数的转基因抗虫杂交种抗虫性不存在显著差异,Bt基因不具有明显的剂量效应.     

我国棉花基因工程的研究进展

本文概述了我国棉花基因工程研究所取得的主要成就。经近10年的努力,研制出单价Bt和双价Bt／CpTI转基因抗虫棉,已审定的品种正在生产上大面积推广,累计种植面积达13．7万hm^2。同时还相应地建立了一整套Bt棉的实用化配套技术,包括遗传纯舍、良种繁育、栽培、抗虫性鉴定、Bt蛋白表达量检测、棉铃虫的抗性治理、棉田害虫综合防治以及安全性评估技术等。棉花抗病基因工程和棉纤维品质改良的基因工程也取得了进展。     

施肥量和环境温度对转Bt基因棉抗虫性的影响

以从美国引进的转Bt基因棉“保铃棉32B”为参考,比较鉴定我国自行研制的第一个转Bt基因棉品种“国抗棉1号”对棉铃虫的抗性,研究温度和肥料等因素对抗虫性的影响。结果表明：“国抗棉1号”抗虫性低于“保铃棉32B”,抗性等分别评价为“抗”和“高抗”;随着施肥量的增加转Bt基因棉对低龄棉铃虫幼虫的抗虫活性和抑制生长作用增强,低肥时抗虫性降低严重;随温度升高,转Bt基因棉对低龄棉铃虫幼虫的抗虫活性增强,低温（16℃）下抗虫活性明显降低,但随处理时间的推进,高温（36℃）下迅速生长至高龄的棉铃虫幼虫,强迫取食转Bt基因棉,仍表现出较好的适应性。     

Bt棉抗虫性差异表达的研究进展

综述了Bt棉抗虫性差异表达的研究进展。Bt棉抗虫性的差异表达主要表现为抗虫性的时空变化:同一器官或组织随着生长发育的推进,抗虫性呈逐渐下降的总趋势,且不同器官、不同组织间也表现出抗虫性的显著差异。干旱、涝渍、高温和缺肥等环境因子均能诱导抗虫性的差异表达,降低Bt棉的抗虫性。Bt基因钝化、体细胞转基因沉默、mRNA的降解,以及棉株体的遗传背景和所处生理状态都与Bt棉抗虫性的时空变化有关。保证Bt棉的健康生长发育是促进Bt基因表达的重要技术途径。     

转Bt基因棉32B 不同生育期抗虫性的变化及其机理

对转Bt基因抗虫棉“32B”不同生育期抗虫性以及叶片中Bt毒蛋白、水溶性蛋白、总蛋白、单宁含量进行了测定与分析。转Bt基因棉各生育期抗虫性动态变化趋势为 :整个苗期抗虫性均较强 ,现蕾期有所下降 ,生长中后期显著下降至最低。研究表明 :32B棉叶中Bt毒蛋白含量的变化与生测抗虫性的动态变化一致 ,并与棉叶中蛋白质代谢呈正相关 ,苗期叶片中蛋白质合成代谢旺盛 ,Bt毒蛋白含量则高 ;生长后期叶片中蛋白质合成代谢衰退 ,Bt毒蛋白含量则降低 ;叶片中单宁含量与生测抗性及叶片蛋白质含量、Bt毒蛋白含量均呈负相关 ,表明单宁与Bt毒蛋白含量及抗虫性之间可能存在拮抗作用     

转Bt基因海岛棉分子检测及抗虫性鉴定

海岛棉作为新疆特有的资源,其优良的纤维品质和商业价值都是其他作物不可替代的,因此选育抗性优良的海岛棉新品系(品种)显得尤为重要。以海岛棉K222、新海25、新海30为受体,利用农杆菌介导技术导入目的基因Bt,通过PCR检测、Southern杂交、Bt-Cry1Ab/1Ac试纸条检测、抗虫性鉴定等,随后又对转Bt基因海岛棉品系的纤维品质进行考察,发现目的基因Bt的导入对9个海岛棉品系的纤维品质有不同程度的影响。PCR检测结果表明,9个转Bt基因品系都含有目的基因,并且阳性率都在90%以上;由Southern杂交结果可看出,7个转Bt基因品系出现了杂交条带,其中3个品系为单拷贝,3个品系为双拷贝,1个品系为三拷贝。用Bt-Cry1Ab/1Ac免疫试纸条检测转Bt基因品系及对照,发现转Bt基因品系的试纸条上出现2条紫红色条带,而对照的试纸条上只出现1条紫红色条带,K2-ZKC66的阳性率达到90%。抗虫性鉴定结果表明,转Bt基因品系的叶片受危害较轻,叶片较为完整,对照叶片受危害较重,叶片不完整,7个转Bt基因抗虫棉品系校正死亡率都在60%以上。与对照相比,部分转Bt基因海岛棉品系上半部平均长度和长度整齐度显著降低,断裂比强度极显著降低,断裂伸长率极显著增加,短纤维率显著增加,成熟度极显著降低,马克隆值极显著增加。结果显示,7个转Bt基因品系的目的基因已成功整合到海岛棉基因组中。与对照相比,转基因品系纤维品质差异显著。     

转Bt基因玉米回交二代抗虫性鉴定

对112-1、8085、综3、N808等4个BC2Bt基因材料进行田间抗虫性接卵鉴定和PCR分子检测，不同遗传背景的转基因材料，抗性表现不同，不同植株之间抗性各异；MPCR检测结果表明，扩增产物的条带在100bp附近，与引物设汁的片段大小吻合，说明转基因后代中存在外源Bt。     

转Bt基因棉的抗棉铃虫性及其生理作用研究进展

综述了转Bt基因棉对棉铃虫存活、生长、繁殖及为害行为的影响 ,及其抗虫性的时空动态特征 ;探讨了转Bt基因棉抗棉铃虫的毒理及其中毒生理 ,以及转Bt基因棉的抗性表达及其影响因素 ,提出了一些尚待进一步深入研究的问题     

cry2Ah-M基因杀虫活性研究

转Bt基因抗虫棉经过20多年的研究和生产应用,虽然取得了巨大的生态和经济效益,但棉铃虫的抗性风险也逐渐增加,因此,通过发掘不同杀虫机理的Bt基因,不仅可以提高杀虫效率,而且有效的避免或延迟昆虫的抗性。依据棉花遗传密码子偏好性,对来源于苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)新型Bt基因cry2Ah-like进行了密码子优化改造,利用农杆菌介导法导入烟草。通过荧光定量PCR方法,Southern blot和Western blot方法,证明了转基因烟草中外源基因在RNA和蛋白水平上均稳定表达,并且已整合到烟草基因组中。生物活性检测结果表明,饲喂转基因烟草叶片4 d后,棉铃虫幼虫校正死亡率达86.59%,达到高抗水平,进一步证明密码子优化后的cry2Ah-M基因能够高效表达且具有较高的杀虫活性,是有效防治棉铃虫的新型基因。     

棉花抗虫核不育系的培育研究

棉花抗虫核不育系的培育研究＊靖深蓉邢朝柱袁有禄刘少林郭立平王海林（中国农业科学院棉花研究所,河南安阳４５５１１２）ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＮｕｃｌｅａｒＭａｌｅＳｔｅｒｉｌｅＬｉｎｅｓｏｆＵｐｌａｎｄＣｏｔｏｎＲｅｓｉｓｔａｎｔｔｏＣｏｔｏｎＢｏｌ...     

江苏沿海地区Bt棉主栽品种的性状评价

室内饲养结果表明,与对照品种"苏棉9号"比较,4个Bt棉品种对棉铃虫的抗性都达到极显著水平;饲喂Bt棉组织,能使棉铃虫幼虫发育延缓、蛹期缩短和蛹重减轻;1～3龄棉铃虫幼虫对Bt棉的敏感程度高于4龄以上幼虫。田间调查结果表明,Bt棉田棉铃虫的虫量和蕾铃被害量与对照棉田差异极显著,其趋势与室内试验一致。在棉花品种的生育特性方面,4个Bt棉品种的株高和果枝数与"苏棉9号"相近;蕾铃数量及成铃率高于或接近于常规棉;各品种间生长发育指标的差异均达不到显著水平。按照供试的4个Bt棉品种在当地的抗虫性及丰产性状的优劣排序,依次为"鲁棉研15">"中棉所29">"南抗3号">"科棉1号"。     

南疆棉区转Bt基因棉对棉铃虫抗性表达及对节肢动物的影响

2000－2001年在新疆喀什叶城县研究了转Bt基因棉MD－80不同发育阶段对棉铃虫的抗性表达和棉田节肢动物群落。结果表明：1）转Bt基因棉棉叶对棉铃虫初孵幼虫有2个抗性高峰期5月中下旬和7月底，抗虫性分别为94．5％和83．3％，8月份抗性最低（22．7％），而河南的研究表明8月份正是第2个抗性高峰，抗虫效果高达93．8％；2）7月上旬棉株不同器官抗棉铃虫的强弱依次为：棉苞叶（96．7％），棉蕾（74．2％），花瓣（60％），棉叶（50．2％），棉铃（30％），花蕊（26．8％）；3）转Bt基因棉对不同龄期棉铃虫抗性随着龄期的增大而降低；4）节肢动物群落多样性，均匀度顺序依次为普通棉对照田（不进行任何防治，0.7706和0.1883),Bt棉药防田（使用化学农药防治害虫，0．3968和0．0931），Bt棉自控田（仅依靠自然天敌控制害虫，0．2211和0．0549），优势集中性依次为Bt棉自控田（0．9264），Bt棉药防田（0．8625），普通棉对照田（0．6881），表明普通棉对棉田的节肢动物群落最稳定，Bt棉药防田次之，Bt棉田自控田最差。     

Bt杀虫蛋白在转基因抗虫棉中的表达

[目的]评价转基因抗虫棉的生物安全性.[方法]利用3个由花粉管通道法获得的转Bt基因的抗虫棉品系,通过Southern杂交技术研究了抗虫棉的插入数,通过棉铃虫饲喂、半定量RT-PCR和ELISA测定了抗虫棉的Bt杀虫活性的时间和空间的动态变化.[结果]Bt基因在抗虫棉中为1～2个拷贝数;Bt蛋白杀虫活性的时空动态表现为在不同生育期的同一器官中,苗期叶片的表达比花铃期的叶片强,在同一生育期内,不同器官表达不同,叶片和铃壳的表达高于苞叶、花和雌雄蕊.[结论]Bt杀虫蛋白在转基因抗虫棉中的抗性具有时空表达特异性.     

Selection of Homozygous Cotton Lines Transformed with Two Insect-Resistant Genes

A plant expression vector containing a chimeric Bt29K gene coding for the activated Cry1Ac protein and the arrowhead proteinase inhibitior gene API-B were introduced into the cotton cultivar Jihe321 mediated by Agrobactertium tumefaciens. Based on the results of kanamycin resistant testing, PCR detection for both foreign genes and insect bioassay using Heliethis armigera, nine transgenic homozygous cotton lines with insect-resistance of more than 90% and better agronomic traits were bred through six generations from the original transgenic plants. Results from insect bioassay and sequence analysis of the PCR products of plants from some homozygous lines indicated that the chimeric Bt29K gene was stably inherited in these transgenic cotton lines. The main agronomic characters of these homozygous cotton lines, such as boll productivity and fibre strength, were better than that of the original cotton cv. Jihe321.     

转Bt基因抗虫棉33B的氮素代谢特征

以转B t基因抗虫棉新棉33B及其常规棉对照品种泗棉3号为材料,探讨转B t基因抗虫棉氮素代谢特征。结果显示:转基因抗虫棉33B主茎功能叶片中的全N含量、可溶性蛋白含量、硝酸还原酶(NR)活性以及主要氨基酸总量和游离氨含量均高于常规棉,其氮代谢十分旺盛;转基因抗虫棉33B的棉铃对位叶、铃壳中的全N含量亦高于常规棉,表明转基因抗虫棉33B具有较强的源、库生理优势。但在棉铃发育中后期,转基因抗虫棉33B营养物质向棉铃运输速度比常规棉低,从而导致单铃重减轻,衣分下降。     

Nitrogen spraying affects seed Bt toxin concentration and yield in Bt cotton

Cotton bolls exhibit the lowest insecticidal efficacy among all organs of Bt cotton, which would ultimately affect the yield formation. The objective of this study was to investigate the effects of different urea concentrations on the seed Bt protein contents, seed cotton yield and the corresponding protein metabolism mechanism. The experiments were conducted during 2017–2018 cotton growing seasons. Two cultivars, Sikang 3(hybrid, SK3) and Sikang 1(conventional, SK1), were treated with six urea concentrations and their seed Bt protein contents were compared during boll formation period. The urea spray concentration had a significant effect on the seed Bt toxin content and seed cotton yield. Spraying of either 5 or 6% urea led to higher insecticidal protein contents and higher seed cotton yield for both cultivars. Moreover, the highest amino acid and soluble protein contents, as well as GPT and GOT activities, and lower protease and peptidase activities were observed at the 5 to 6% urea levels. Significant positive correlations between the seed Bt toxin and amino acid contents, and between the seed Bt toxin content and GPT activities were detected. The lower boll worm number and hazard boll rate were also observed with the 5 to 6% urea treatments, which may be the reason why nitrogen spraying increased the seed cotton yield. Therefore, our results suggested that the seed Bt toxin content and insect resistance were impacted markedly by external nitrogen application, and 5 to 6% urea had the greatest effect on insect resistance.     

培育高产转Bt基因抗虫杂交棉的选择指数分析

对转Bt基因抗虫杂交棉皮棉产量的选择指数进行了分析。结果表明，由皮棉产量、衣分、单铃重，8．20蕾铃受害率组成的30号选择指数与由皮棉产量、衣分、单株铃数、单铃重、8．20蕾铃受害率组成的31号选择指数具有很大的遗传进度，分别比仅有棉产量选择的效率提高19．510％和20．780％。衣分、单株铃数、单铃重、8．20蕾铃受害率单独对皮棉产量的增产作用不大，但与皮棉产量组成选择指数时，能较大地提高遗传进度和选择效率。