Bt转基因抗虫水稻的研究进展及其对家蚕的风险评估

Bt基因是目前农业上使用最广泛的抗虫基因。近年来,Bt基因已广泛用于转基因抗虫水稻的研究,进展极为迅速。我国在Bt转基因抗虫水稻的培育方面处于世界领先水平,且有可能成为世界上率先商品化种植Bt转基因抗虫水稻的国家之一。为此,概述了Bt基因的发展状况、国内外Bt转基因抗虫水稻的研究进展及其对非靶标经济昆虫家蚕的生态风险,以期为Bt转基因抗虫水稻的商品化种植和重要经济昆虫的合理保护提供科学依据和理论参考。     

转基因抗虫水稻的研究进展

本文综述了转基因抗虫水稻国内外研究的最新进展,阐述了利用生物工程技术进行转基因的程序和技术方法,指出了当前国内外转基因抗虫水稻研究存在的问题,提出了转基因抗虫水稻对人类安全性问题、昆虫产生抗性问题,并从基因构建、启动子选用等方面提出了解决途径     

抗虫转基因水稻对稻田天敌的影响研究进展

抗虫转基因水稻的培育和利用为水稻害虫控制提供了一条最为有效、经济的途径,但抗虫转基因水稻是否安全一直备受瞩目,以近期发表的文献为基础,从稻田蜘蛛、天敌昆虫和无尾两栖动物等三方面,综述抗虫转基因水稻对天敌的影响。已有研究表明,抗虫转基因水稻对捕食性天敌生物学特征无明显不利的生态效应,但会影响其部分基因的表达;抗虫转基因水稻对寄生性天敌个体数量等参数影响较大,但并非Bt毒蛋白直接影响所致,而可能因为靶标害虫种群和体内营养的变化,此方面有待进一步研究。     

抗虫转基因水稻研究概况及其安全性

抗虫转基因水稻作为新时代基因工程的产物,为解决水稻虫害、滥用杀虫剂提高水稻产量等问题做出了重大贡献。Bt杀虫蛋白对害虫具有高度特异性,因此抗虫转基因水稻不会对人类造成危害。大量研究数据表明,与普通水稻相比,抗虫转基因水稻在水稻固有性状、非靶标害虫及其天敌影响、基因漂移风险、土壤酶活性等多方面均无显著影响。     

无标记基因抗虫水稻外源基因向常规栽培水稻漂移研究(英文)

[目的]该试验旨在研究外源基因向非转基因常规栽培稻漂移频率,评估无标记基因抗虫水稻对农业生态环境的潜在风险。[方法]该试验以抗虫转基因水稻华恢1号为研究对象,将几种非转基因常规栽培水稻种植在其周围,按不同距离收集F1代非转基因水稻种子。采用PCR技术对各点收集的水稻种子进行转基因杂种鉴定,统计并分析抗虫转基因水稻中外源基因向非转基因常规栽培水稻漂移的频率。[结果]外源Bt基因向P13381和春江063水稻平均漂移频率皆为0。而抗虫转基因水稻华恢1号与非转基因水稻合系22-2、天香、明恢63和P1157几个品种不同程度地发生了转基因漂移,平均漂移频率最高为0.875%,并且漂移频率随着距离加大而逐渐降低,而在7m以外的所有采样点平均转基因漂移频率为0。[结论]该研究表明抗虫水稻华恢1号外源基因的基因漂移频率非常低,其对生态环境的在风险很小,通过田间合理布局进行物理隔离,保持合适距离,以及科学安排农时,错开花期等方式,能有效控制转基因水稻外源基因漂移和降低因转基因逃逸带来生态风险。     

无标记基因抗虫水稻外源基因向常规栽培水稻漂移研究

本试验以抗虫转基因水稻华恢1号为研究对象,将几种非转基因常规栽培水稻种植在其周围,按不同距离收集F1代非转基因水稻种子.采用PCR技术对各点收集的水稻种子进行转基因杂种鉴定,统计并分析抗虫转基因水稻中外源基因向非转基因常规栽培水稻漂移的频率.结果表明:外源Bt基因向P13381和春江063水稻平均漂移频率皆为零.而抗虫转基因水稻华恢1号与非转基因水稻合系22-2、天香、明恢63、P1157几个品种不同程度地发生了转基因漂移,平均漂移频率最高为0.875％,并且漂移频率随着距离加大而逐渐降低,而在7m以外的所有采样点平均转基因漂移频率为零.该研究表明抗虫水稻华恢1号外源基因的基因漂移频率非常低,其对生态环境的潜在风险很小,通过田间合理布局进行物理隔离,保持合适距离,以及科学安排农时,错开花期等方式,能有效控制转基因水稻外源基因漂移和降低因转基因逃逸带来生态风险.     

转基因环境安全性(三)

<正>(续第9期第4 2页)种植转基因抗虫水稻对生态环境有什么好处?答:科学研究表明,种植转基因抗虫水稻和种植抗虫棉一样,对生态环境是有利的。一是从生存竞争能力看,转基因水稻与非转基因对照水稻相比,在有性生殖特性和生殖率、花粉     

转Bt基因抗虫水稻对稻田生物群落的影响

分别于2001年和2002年调查研究了转Bt抗虫基因水稻田间蜘蛛和水生生物的数量及种类,结果表明:水稻整个生育期内稻田蜘蛛的种类和数量在转基因水稻抗虫1号、抗虫2号和华恢1号的田间和对照汕优63田间无显著差异,同时转基因水稻对田间水生生物的组成及其数量也无明显影响。     

转基因水稻研究取得新成果

<正> 福建农科院遗传工程重点实验室承担的转基因水稻研究解决了转基因水稻育种的一系列关键技术问题,建立了完整的籼型水稻抗虫转基因工程育种技术体系。     

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。     

籼、粳型转基因水稻花粉源基因飘流差异研究

[目的]在同等条件下研究比较籼、粳型转基因水稻花粉源基因飘流差异,为控制转基因水稻基因飘流提供参考.[方法]以籼型转基因水稻Bar9311和粳型转基因水稻B2为花粉供体材料,常规籼稻特籼占25和籼型不育系博A为受体材料,在自然条件下研究籼、粳型转基因水稻向不育系和常规稻的基因飘流频率.[结果]当受体为不育系时,无论花粉源是籼型还是粳型转基因水稻,在不同距离点的基因飘流频率均为粳型>籼型.10m试验区内籼型转基因水稻向不育系各点平均基因飘流频率为1.325%~23.948%,粳型为3.906%~45.934%;而当受体为常规稻时,籼型转基因水稻向常规稻各点平均基因飘流频率为0.015%~1.189%,粳型为0.041%~0.435%.此外,随着距离的变化,在6m内的基因飘流频率是粳型<籼型,之后两者出现交互现象.无论籼型还是粳型转基因水稻,向不育系基因飘流的频率远高于向常规稻的飘流频率,且基因飘流频率均随与花粉源距离的递增而递减.[结论]不同类型的花粉供体或受体,都会对基因飘流频率产生影响.     

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。     

转OsCYP2基因水稻芽期与幼苗前期的抗盐碱性鉴定

以0.15%浓度Na2CO3模拟盐碱胁迫,对转OsCYP2基因水稻吉农大30T3代种子进行芽期与幼苗前期抗盐碱性鉴定研究,结果表明,转基因材料根长与苗高比对照吉农大30低;无论是转基因水稻还是非转基因水稻,其幼苗前期对于盐碱胁迫的危害比芽期更为敏感;在0.15%Na2CO3胁迫下转基因材料与对照材料各项性状测量指标与芽期综合相对碱害率间没有显著差异,但是转基因吉农大30幼苗前期综合相对碱害率与对照相比发生了显著降低,说明转基因材料在0.15%Na2CO3胁迫下其幼苗受到的伤害少于对照材料,由此推断转基因材料幼苗前期耐盐碱能力高于对照材料。     

转基因抗虫水稻对二化螟幼虫和田间节肢动物群落的影响

通过室内和网室以及田间调查评价了转Bt基因水稻材料对二化螟幼虫的抗性,分析了转基因抗虫水稻对节肢动物群落结构和功能团优势度的影响。结果表明：转Bt基因水稻对二化螟幼虫致死率在90%以上,显著高于对照品种; 转Bt基因水稻田间二化螟幼虫发生和危害情况均低于对照稻田,转Bt基因水稻田间节肢动物群落结构物种数、优势集中度、香农指数和均匀性指数与对照相比,均无显著差异; 转Bt基因水稻田间节肢动物5类功能团的优势度与对照稻田均无显著差异。由此可见,转Bt基因水稻对其靶标害虫具有高抗作用,且对田间节肢动物群落结构和功能团的优势度均无明显不利影响。     

低温胁迫对ICE1转基因水稻苗期抗氧化系统的影响

试验以水稻垦鉴稻10号及其转ICE1（Inducer of CBF expression 1）基因水稻T2-9株系为实验材料,低温（0℃）处理水稻幼苗0-10 d,测定抗氧化酶（SOD、CAT、POD、GR和APX）活性。试验结果表明,常温下,转基因植株抗氧化酶活性与对照没有显著差异;经低温胁迫后,转基因水稻和非转基因水稻的抗氧化酶活性在变化幅度方面有明显的差异。冷处理12h后,除POD外非转基因水稻的抗氧化酶活性开始下降,而转基因水稻酶活性仍继续升高;SOD、CAT、APX和GR活性分别在冷处理2、4、4、6 d达到最大值。与非转基因水稻相比,低温胁迫过程中转基因水稻POD活性没有明显变化。非转基因水稻POD活性水平则明显升高,在冷处理2天时达到最大值,是同处理时期转基因水稻POD活性的2.1倍。     

转CmTreⅡ基因水稻RNAi效应的室内和田间抗性及遗传性鉴定

本研究采用农杆菌介导的遗传转化技术,将CmTreⅡ(膜结合型海藻糖酶基因一个靶位点)导入粳稻中花11号中,利用CmTreⅡ-dsRNA(含有膜结合型海藻糖酶基因一个靶位点的双链RNA)的沉默效应,沉默稻纵卷叶螟的膜结合型海藻糖酶,最终获得一批抗虫性较好的转基因纯合株系。研究中进一步检测了这些株系的室外卷叶率、白叶率以及室内抗虫性。采用实时荧光定量PCR(RT-q PCR)检测转基因水稻室内抗虫性CmTre2基因的相对表达量。通过RT-PCR技术检测了转CmTreⅡ基因水稻的遗传性。结果显示:在室外抗虫性试验中,稻纵卷叶螟对水稻的取食量明显下降,转CmTreⅡ基因水稻的卷叶率和白叶率分别为13.40%和12.47%,相比对照组分别下降了11.32%和10.10%;在室内抗虫性试验中,RT-q PCR检测结果表明,稻纵卷叶螟在取食转CmTreⅡ基因水稻的96 h后,CmTre2基因的相对表达量比对照组下降了29.00%;7 d后,实验组的死亡率为56.67%,相比对照组增加了46.67%。在遗传性试验中,检测发现转CmTreⅡ基因水稻的遗传性良好。因此本研究成功鉴定了转CmTreⅡ基因水稻对稻纵卷叶螟的抗虫性以及遗传性。     

转基因大米的安全性与核酸检测技术的进展

转基因大米通常指通过基因技术获得外源基因的大米品种,相对于传统大米,其核酸组成发生了一定的变化。总结了对于转基因大米安全性的认识——关于转基因大米的食品安全性,目前在世界范围内仍然存在部分争议。就转基因大米的核酸检测技术的最新进展作了综述,指出PCR技术和改进的PCR技术仍然是主流检测技术,但是基因芯片等技术的发展为快速进行转基因大米的检测提供了更多的选择。     

Impact Evaluation of Insect-Resistant Transgenic Rice on the Feeding and Oviposition Behavior of Its Non-Target Insect,the Brown Planthopper, Nilaparvata lugens(Homptera: Delphacidae)

The feeding and oviposition behavior of the brown planthopper (BPH), Nilaparvata lugens on two transgenic indica rice homogenous genotypes (B1 and B6) with cry1Ab gene from Bacillus thuringiensis and transgenic restored line of hybrid rice (MSA) with SCK gene (a modified CpTI gene) were measured, compared with those on their corresponding non-transgenic parental cultivars Jiazao935 and Minghui86 performed by BPH. Under the selection condition of host plants by BPH, loading percentage, oviposition preference and laying egg number of BPH both on transgenic cry1Ab rice and transgenic SCK rice were not significantly different from those on their controls, while their total number of probing wound caused by PBH expect for feeding on B1 plants was markedly more than that on the control. In contrast, under the non-selection condition, total number of probing wound caused by BPH on either transgenic cry1Ab rice or transgenic SCK rice was pronouncedly more than those on their controls. Conversely, their honeydew amount excreted by BPH after feeding for 24 h was significantly less than those on the control. As a conclusion, three tested transgenic rice genotypes with insect resistance acted adverse effect on BHP feeding, and no marked effect on BPH oviposition.     

转C_4基因水稻籽粒产量及品质分析

为了分析C_4基因导入C_3水稻后对其籽粒产量及品质的影响,以日本水稻品种‘Kitaake’(Oryza sativa L.subsp.japonica)及其转玉米PEPC、PPDK、ME基因水稻为材料,测定C_4光合酶活性、光合速率、产量以及主要营养成分。结果表明,转C_4基因水稻的4种光合酶活性显著增加,PEPC基因的导入使光合效率显著提高,与对照相比各转基因株系籽粒中水分、灰分和淀粉质量分数无显著差异,而含有PEPC基因株系的蛋白质和脂肪质量分数显著增加,可溶性糖质量分数降低。可见,PEPC基因的导入加强了籽粒中蛋白质和脂肪的积累,从而使转基因水稻千粒质量和单株穗数显著提高,这可能是转基因水稻光合生产力提高的生理生化基础。