主要农作物转基因飘流频率和距离的数据调研与分析Ⅳ.玉米

近20年来,转基因玉米的研发迅猛发展,已成为第二大商业化种植的转基因作物,与此同时,玉米基因飘流和异交率的研究也得到相应发展。归纳目前国际上积累的数据,由于玉米花粉粒较大较重,84%~92%的花粉沉积在5 m以内。基因飘流率小于0.1%的阈值距离为100~119 m。在大面积转基因玉米与非转基因玉米共存情况下,0.1%的阈值距离为80 m。     

主要农作物转基因飘流频率和距离的数据调研与分析Ⅲ.小麦

小麦是一种自花授粉作物,异交率较低。由于国际上尚无转基因小麦的大量应用,目前还缺乏转基因飘流研究的详尽数据。根据国际上以往用常规形态标记所获得的异交率数据,异交率小于或等于0.1%的阈值距离为小于30 m。     

主要农作物转基因飘流频率和距离的数据调研与分析Ⅱ.水稻

水稻是重要的粮食作物,转基因抗虫水稻在我国已经获得安全证书,且其他性状的转基因水稻也进入田间试验和环境释放阶段,因此,水稻的基因漂流备受关注。归纳和分析了近10年来国内外水稻基因飘流的数据和信息,分别包括向栽培稻品种、不育系和普通野生稻的基因飘流,明确了转基因向不育系的飘流频率最大,其次是普通野生稻,向栽培稻品种的飘流频率最小,并提出了向这三种类型水稻基因飘流的0.1%阈值距离。     

主要农作物转基因飘流频率和距离的数据调研与分析Ⅰ.背景、调研目的及所考虑的问题

转基因飘流及其可能引起的环境和食品潜在风险是公众关注的热点之一。对2010年前主要农作物转基因飘流的数据和信息进行了调研与分析,特别是对一定允许阈值下的基因飘流距离进行了归纳。在分别报道各种作物的基因飘流数据前,对调研的背景、目的及所考虑的问题进行了讨论,基于科学分析,建议采用分类管理和阈值管理的原则来控制转基因飘流的风险。     

主要农作物转基因飘流频率和距离的数据调研与分析Ⅴ.油菜

转基因植物在批准商业化之前通常要求在控制条件下开展实验。我国规定转基因油菜田间试验的隔离距离为1 000 m,该距离大于世界上绝大多数国家和地区的规定。转基因油菜基因流研究的数据显示,自然条件下甘蓝型油菜品种间的天然异交率一般不超过3%,多数在1%以下,隔离距离和保护行可以显著降低异交率,隔离距离400 m处异交率低于0.01%。白菜型油菜、自交不亲和系和雄性不育系的异交率则要高得多。建议对转基因油菜的安全监管采取分类管理和阈值管理的原则,在0.1%允许阈值下,普通甘蓝型油菜的隔离距离可设为400 m,而以异花授粉为主的其他油菜（包括白菜型油菜与其他类型油菜的自交不亲和系和雄性不育系）的隔离距离可设为1 000 m。     

海南南繁区水稻基因飘流的最大阈值距离及其时空分布特征

【目的】陵水、三亚、乐东三县（市）是各类水稻（包括转基因水稻）冬季南繁的主要基地或中心。计算并绘制海南南繁区乡镇尺度水稻基因飘流的最大阈值距离图,为南繁水稻育种设置合理的隔离距离提供参考。【方法】采用已建立的水稻基因飘流模型和阈值分析方法,依托南繁区自动气象站资料,计算了该区域乡、镇尺度向不育系和栽培稻基因飘流的最大阈值距离（the maximum threshold distances of gene flow,MTDs）,分析其时、空分布特征和影响因子。参照中国农业部有关水稻种子生产的质量标准,阈值分别设为1%和0.1%。【结果】南繁区向不育系的MTD_1%平均值为（110±31）m,最短为53 m,最长为195 m。向不育系的MTD_0.1%平均值为（169±44）m,最短为75 m,最长为271 m。向栽培稻的MTD_1%均小于1 m;MTD_0.1%平均值为（3.4±1.1）m,最短为0.6 m,最长为5.8 m。向不育系和栽培稻的MTD_0.1%两者相差近50倍。南繁区MTDs有2个高值区和4个高值点,3个低值区和5个低值点。以陵水、三亚、乐东为主体的南繁区,地处热带,三面临海,北面有五指山为屏障。冬季盛行东北季风,春季和初夏盛行南太平洋的东南季风和印度洋的西南季风。因此,南繁区的沿海陆地平原大都风速较大;沿海陆地与五指山区之间为中、低山丘陵地带,丘陵的走向和高度决定了该区的风向和风速;五指山南坡附近的丘陵地区,风速会因屏障效应而明显减小。【结论】地形特征和大气环流影响风向和风速,决定了南繁区MTDs空间分布的基本格局：高值区主要分布在该地区的东翼、西翼和南部沿海平原;低值区主要分布在五指山南麓的屏障区域。     

限控基因飘流的生物学措施研究进展

转基因作物种植面积逐年增加,到2011年全球转基因作物的种植面积达到1.6亿hm2,较1996年增长了近94倍。随着转基因作物的大面积商业化种植,由此带来的生物安全问题越来越受到人们的关注,其中花粉介导的基因飘流是人们关注的焦点问题之一。探索限控转基因飘流的生物学措施是当前国际上关于生物安全研究的热点和焦点。因此,就目前研究较多的生物学措施如叶绿体转化技术、基因剔除技术、转基因弱化技术、雄性不育技术、种子不育技术、闭花受精和无融合生殖技术、基因拆分技术、可控转基因技术等进行了综述,并对将来的研究方向进行了展望。     

基于GIS的转基因水稻基因飘流风险评估系统

应用地理信息系统(GIS)技术,利用ArcEngine和Delphi等建立了转基因水稻基因飘流风险评估系统,系统采用C/S模式逻辑结构,在花粉扩散、基因飘流模型支持下,通过属性数据和空间数据的关联,对我国南方稻区转基因水稻基因飘流风险进行了分析和评估。研究表明,将GIS技术运用到转基因水稻基因飘流风险评估中,便于数据的输入、管理、查询和分析,能动态直观地反映评估结果的时空分布规律,为决策部门做出快速、有效的判断提供强有力的工具。     

棉花转基因育种技术的探索

植物转基因育种可以克服远缘杂交不育，实现不同物种间的基因交流，这为育种工作创造多种优良性状组合的新品种提供了技术上的支持。转基因育种的上游工作是目的基因的构建，下游工作是目的基因的转导。我们根据新疆棉花育种目标，采用花粉管通道法对棉花进行转导，成功获得多株棉花转基因植株。     

转基因棉花对棉蚜个体生长发育和繁殖能力的影响

【目的】研究转基因抗虫棉及转基因高产优质棉对棉蚜个体生长发育及繁殖能力的影响。【方法】采用离体叶片上组建生命表方法,研究转基因棉对棉蚜个体生长发育及繁殖能力的影响。【结果】转基因抗虫棉和转基因高产优质棉花对棉蚜发育速度、成蚜寿命、4龄若蚜体重、成蚜繁殖力无明显影响。【结论】转基因抗虫棉和转基因高产优质棉花对棉蚜发育速度、成蚜寿命、4龄若蚜体重、成蚜繁殖力无明显影响。转基因棉花对棉蚜生长发育及繁殖力没有不利影响。     

转基因棉花纯合系的获得和遗传分析研究

研究表明,携带有外源卡那霉素抗性（Npt-Ⅱ）基因的棉花子代幼苗在含卡那霉素（1000mg/L）的培养基上能够较为正常地生长,在外观上与对照有着明显的差异。据此建立了一种鉴定转基因棉花后代种子纯度的简易方法。利用该方法对转基因植株后代卡那霉素抗性和棉铃虫抗性之间的关系进行了研究。同时,还对转基因棉花纯合系的获得和外源基因的遗传稳定性进行了探讨。     

RNA干涉技术在棉花中的应用与展望

RNA干涉(RNA interference, RNAi)技术具有简单、高效、高通量等特点,越来越受到人们的重视,已逐渐成为基因功能鉴定等生物技术领域的研究热点之一。简要介绍了RNAi的技术特点及其在植物研究中最新的研究成果,并综述了其在棉花研究领域中的应用情况。     

宜昌市棉花产业生产的主要途径和效益分析

从宜昌市棉花生产的区位优势和市场需要出发，论述了宜昌棉花产业化的优越条件，及推进棉花产业化的主要途径和效益．     

棉花SBP家族基因的鉴定与分析

为研究棉花Squamosa启动子结合蛋白(SBP)家族成员的结构和功能,利用生物信息学方法,从棉花全基因组数据库中筛选并鉴定出83个棉花SBP家族成员,命名为GhSBP1—GhSBP83。并对该家族成员的蛋白质理化性质、多序列比对、系统进化树、基因染色体分布、基因结构、基因表达模式进行了全面分析。结果表明,棉花SBP转录因子家族可以分为8个亚族。棉花SBP基因分布在1—8号染色体以及11—13号染色体上。对NCBI中陆地棉的EST数据库进行比对分析,结果显示,40个棉花SBP转录因子家族成员在棉花的分生组织、茎、花、花芽、花药以及棉纤维中广泛表达。其中,GhSBP2、GhSBP4、GhSBP6等20多个基因在花药和棉纤维中均有表达,推测花药和棉纤维的生长发育可能同时受这些基因的控制。     

NaCl胁迫下转Bt棉花和非转Bt棉花的生理反应差异

为研究NaCl胁迫下转Bt基因棉花和非转Bt基因棉花的生理反应差异,采用盆栽条件下不同浓度NaCl溶液浇灌处理,测定叶片细胞含水量(RWC)、丙二醛(MDA)含量、游离脯氨酸(Pro)含量和Bt毒素蛋白含量。结果表明,NaCl胁迫下转Bt基因棉花和非转Bt基因棉花叶片细胞含水量比无胁迫明显降低,丙二醛含量明显升高,游离脯氨酸含量大幅增加,这些生理变化在转Bt基因棉花和非转Bt基因棉花之间没有显著差异,说明转入Bt基因对棉花的生长发育不会造成显著影响;在0.4%NaCl胁迫下,转Bt基因棉花Bt毒素蛋白含量出现了显著下降,说明在NaCl胁迫下转Bt基因棉花的抗虫性下降。     

转双价几丁质酶和葡聚糖酶基因对棉花主要病虫害及天敌发生的影响

以转双价基因（Chi+Glu）棉花株系61217-1为对象,以其受体品种“中棉所24”和转Bt棉花品种“鲁棉研28”为对照,研究转双价基因对棉花主要病虫害及天敌发生的影响。结果表明,转基因株系61217-1的抗黄萎病性较受体品种显著提高,同时对苗病、早衰和铃病具有显著的控制作用,对叶斑病发生具有显著促进作用,对角斑病无显著影响;与受体品种相比,转基因株系61217-1上蚜虫、棉铃虫和棉盲蝽发生危害显著减轻,对红蜘蛛、白粉虱、蓟马及天敌瓢虫、草蛉、小花蝽、蜘蛛均无显著影响。     

棉花线粒体atp9基因的克隆和转录研究

以三系杂交棉胞质雄性不育系P30A、保持系P30B和恢复系Y18为材料,通过Tail-PCR从可育胞质获得线粒体atp9基因序列,并利用Northern blot分析了atp9基因在棉花幼蕾的的转录情况。结果显示:在三系中atp9基因均存一个0.5 kb的强杂交带和一个1.0 kb的弱杂交带,杂交结果无明显差异;三系中atp9基因编码区共有7个编辑位点,第7个编辑位点密码子由于编辑转变为终止密码子使翻译提前终止;atp9基因在保持系中幼蕾的编辑频率要明显低于不育系和恢复系;发现atp9基因的编辑与棉花胞质形式相关,而且不同的核背景也会影响编辑率,推测线粒体atp9基因与棉花的胞质雄性不育具有一定的相关性,但有待更进一步分析。     

花粉管介导的准噶尔小胸鳖甲抗冻蛋白转基因棉花的筛选

利用新疆荒漠昆虫抗冻蛋白基因进行遗传转化是培育新疆棉花抗寒品种的新途径. 研究采用RT-PCR结合RACE技术从新疆荒漠昆虫准噶尔小胸鳖甲(Microdera puntip ennis dzungarica)中克隆获得抗冻蛋白(Antifreeze protein)基因Mp AFP149.将MpAFP149克隆至 pBI121上,获得重组质粒后采用电转化法将重组质粒转入农杆菌EHA105内,PCR筛选鉴定重组子,并测序确定抗冻蛋白植物表达载体构建正确.将pBI121-MpAFP通过田间的花粉管导入技术转化棉花,收取转化的棉花种子,经检测证明在转化10 000朵花中,卡那霉素抗性筛选出 13株,PCR检测有2株阳性植株.实验结果为进一步开展抗冻蛋白基因转化棉花的研究奠定了基础.     

棉花粉蚧化学感受蛋白基因的鉴定与进化分析

昆虫化学感受蛋白(chemosensory proteins,CSPs)广泛存在于各种昆虫中,与昆虫识别外界信息密切有关.从棉花粉蚧(Phenacoccus solenopsis Tinsley)转录组数据中分析、获得12条化学感受蛋白基因,分别命名为PsolCSP1-PsolCSP12.这些基因与已报道的其他昆虫CSPs基因序列相似性较高,与双翅目、鳞翅目、膜翅目及半翅目昆虫的化学感受蛋白相似性都在10％～50％之间,说明CSPs序列在物种之间高度保守.研究结果为进一步研究棉花粉蚧CSPs的分子结构和功能奠定了基础.     

棉花细胞质雄性不育与育性恢复研究进展

棉花细胞质雄性不育在杂种优势的利用上具有重要的作用。利用棉花细胞质雄性不育和育性恢复系统突破了传统人工去雄杂交育种的瓶颈,为棉花杂交种制种的商业化推广展现了光明的前景。详细阐述了棉花细胞质不育系和恢复系遗传学的研究及利用,细胞质雄性不育相关线粒体基因、育性恢复基因相连锁分子标记的开发以及恢复基因的遗传精细定位,育性相关基因的克隆等方面的研究工作,提出了存在的问题,展望了今后工作的研究方向。