泥鳅生长及抗氧化 解毒酶系统对水体中转Cry1Ab/Ac基因水稻残遗物的响应

在泥鳅养殖水体中添加稻秆粉模拟水稻残遗物生境,研究了泥鳅生长和肝胰脏抗氧化酶(SOD、CAT)与解毒酶(GST)活性对转Cry1Ab/Ac基因水稻‘华恢1号’(HH1)的响应。设计以HH1稻秆粉10 mg·L?1、50 mg·L?1、100 mg·L?1和200 mg·L?1 4个梯度浓度处理泥鳅为试验组,以非转Bt基因水稻‘明恢63’(MH63)稻秆粉处理组为阴性对照,不加稻秆粉的基础饲养组为空白对照。结果显示:在4种稻秆粉浓度下,HH1组与MH63对照组泥鳅的特定生长率、肥满度、内脏系数及SOD、CAT和GST酶活性均无显著差异(P0.05);与空白对照比较,稻秆粉浓度升高对泥鳅生长的抑制逐渐增强,当浓度达到200 mg·L?1时,HH1组和MH63对照组泥鳅的特定生长率、内脏系数与CAT活性降低。研究结果表明,水体中低含量的转融合基因Cry1Ab/Ac水稻HH1稻秆粉对泥鳅的生长与生理酶活性没有明显影响,高浓度HH1和MH63稻秆粉均使泥鳅的生长和生理酶活性显著降低,这可能与养殖水体中浓度较高的悬浮稻秆粉妨碍了泥鳅的呼吸和滤食,及稻秆粉的分解降低了水体p H和溶氧量有关。     

转CryIAb水稻对稻田杂草群落组成及多样性的影响

尽管基因工程技术可以增加作物产量, 但转基因作物是否对农田生态产生影响受到广泛关注。本研究通过田间定位试验, 应用群落生态学方法研究了转CryIAb基因抗虫水稻"Mfb"连续2年在传统栽培和半野生条件下对稻田杂草群落组成及多样性的影响。调查结果显示: 转CryIAb基因稻"Mfb"与非转基因稻"明恢86"田间杂草种类没有显著差异。稻田杂草的频度和密度与栽培方式有关, 半野生稻田杂草的频度和密度显著高于传统稻田, 但相同栽培条件下, 转基因稻"Mfb"与非转基因稻"明恢86"田间杂草频度和密度在整个生长期内均无显著差异。半野生稻田物种丰富度(Sr)指数明显大于传统稻田; 相同栽培条件下, 相同生长时期抗虫转基因水稻"Mfb"与其非转基因对照"明恢86"对稻田杂草群落丰富度的影响差异不显著。稻田杂草群落优势度(D)、均匀度(J)以及多样性(H)各处理、各生长时期内转基因稻与非转基因稻相比均没有显著差异。稻田杂草Shannon-Wiener多样性指数变化无明显规律, 相同栽培方式相同生长期的抗虫转基因水稻"Mfb"与其非转基因对照"明恢86"的Shannon-wiener指数差异不显著。综合上述分析, 转CryIAb基因抗虫稻对稻田杂草群落的组成及多样性没有显著影响。     

转Bt基因棉秸秆还田利用对土壤肥力的影响

随着转基因的快速发展,大量转Bt棉秸秆的合理利用和处理是不可忽视的重要课题之一。为明确Bt棉秸秆还田利用的可行性和安全性,本研究以不同抗虫转Bt基因棉和常规棉花‘泗棉3号’为研究材料,在分别种植1、2年后将秸秆机械粉碎后原位还田,测试土壤中Bt蛋白残留量、土壤酶活性及养分含量的变化,分析Bt棉秸秆原位还田对土壤肥力特性的影响。研究结果表明,秸秆还田40 d后, Bt棉样地土壤中Bt残留蛋白检测值较低,均与非转基因棉样地无显著性差异。棉秸秆还田后,土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性皆较秸秆还田前增加,但土壤纤维素酶活性较之前降低。棉秸秆还田使土壤中有机质、有效磷、碱解氮、速效钾和全氮等养分含量及pH明显增加,而Bt抗虫棉与常规棉秸秆还田后对土壤肥力的影响不存在显著差异。对土壤综合肥力指数评价结果表明,秸秆还田对土壤肥力提升与Bt棉抗虫水平无关,土壤肥力指数在两年间由Ⅲ级水平上升至Ⅱ级水平。综上, Bt棉花秸秆还田不会造成土壤综合肥力降低,相反能有效提升土壤肥力;同时还田利用措施可对转基因植株有效灭活,与转基因植物秸秆利用和无害化处理要求相契合。生产中用于Bt转基因棉花秸秆利用和处理在一定程度上是安全可行的。     

Cry1Ab转基因水稻的杂种优势表现及抗虫性鉴定

以携带Cry1Ab基因的"克螟稻"为抗虫供体亲本,将目标基因转导到优良恢复系"R6547"、"R818"中,配制的杂交稻组合表现良好的杂种优势水平,克服了"克螟稻"在常规粳稻育种实践中常出现的农艺性状差、前期生长势弱的缺陷。可溶性蛋白含量检测结果显示目标基因在杂交稻中仍能高水平的表达,并在人工接虫和自然发生条件下对稻纵卷叶螟、二化螟等鳞翅目害虫表现优良抗性。     

稻鸭共作对稻田水体底栖动物生物多样性的影响

在水稻不同生育时期对稻鸭共作稻田和常规稻田的土壤取样,研究不同稻田生态系统水体底栖动物的生物多样性。结果表明：与常规稻田相比,稻鸭共作使水体底栖动物的种类数减少。水稻生育前期,稻鸭共作使底栖动物的个体总数减少较大,后期与常规稻田差异较小。水稻各生育时期常规稻田和稻鸭共作稻田底栖动物的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数变化趋势相似,均为水稻生育前期稻鸭共作稻田的生物多样性指数和均匀度指数高于常规稻田,而后期低于常规稻田。研究结果为规范稻鸭共作稻田水分管理和稻鸭共作技术提供理论指导,促进稻鸭共作技术的推广和应用。     

干旱条件下DCMU对高表达转C4-pepc水稻的花青素合成基因及其相关信号的影响

为了揭示高表达转玉米C4-磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC,EC 4.1.1.31)基因水稻(PC)在耐旱中光合与花青素调节途径的内在联系,本研究以PC和未转基因野生型原种(WT)的水培苗为试验材料,在4~5叶期,通过50μmol·L-1光合抑制剂DCMU[3-(3’,4’-dich-lorophenyl)-1,1-dimethyl-urea]预处理1 h,观察其在12%PEG-6000模拟干旱处理下的表现。结果表明,在模拟干旱条件下,DCMU预处理使两种供试材料相对含水量显著下降,且PC相对含量显著高于WT;干旱处理下,两种材料的花青素含量显著升高,DCMU和干旱处理使两种材料的花青素含量下调,且PC水稻中始终伴随着较高的花青素含量。光合数据表明,与单独12%PEG-6000处理相比,DCMU联合12%PEG-6000处理显著抑制了两种水稻材料的净光合速率、气孔导度、胞间CO2含量及羧化效率,但PC的各指标显著高于WT。同时,DCMU联合12%PEG-6000处理显著下调两种供试材料的内源蔗糖含量,但PC中蔗糖含量显著高于WT。进一步研究发现PC中更高的蔗糖含量与花青素合成有关转录因子b HLH(Os B1,Os B2)、R2R3-MYB(Os C1)、COP1(constitutively photomorphogenic 1)、HY5(elongated hypocotyl 5)更高的转录水平同步,下游花青素合成相关基因Os PAL、Os CHI、Os CHS、Os F3H、Os F3’H、Os DFR、Os ANS的表达量增加。PC水稻可能通过诱导NO和Ca2(10)感受干旱信号,参与转录因子的调节,进而参与花青素合成基因的调控,合成较多的花青素,增强PC水稻对干旱逆境的响应,增强保水能力,最终表现耐旱。     

转Bt-Cry1Ac基因棉花对烟粉虱体内几种酶活力的影响

为研究转Bt基因棉花上烟粉虱种群较常规棉上升的原因是否受到Bt毒蛋白的影响,以及是否与体内保护酶和解毒酶活力变化有关,应用转Bt基因棉花‘新棉33B’及其常规棉受体‘33’为试验对象,采用ELISA法和酶活力测定法,分别研究了取食转Bt基因棉花后烟粉虱体内Bt毒蛋白含量以及体内过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)3种保护酶和乙酰胆碱酯酶(AChE)、羧酸酯酶(CarE)和谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)3种解毒酶活力的变化情况。结果表明,在取食转Bt基因棉花‘新棉33B’4 h后,烟粉虱体内能检测到Cry1Ac蛋白,并且在12 h后维持在一个相对稳定的状态。取食‘新棉33B’后烟粉虱体内的SOD和GSTs活力受到显著抑制(P0.05),并且随着取食时间的延长,SOD活力逐渐下降,其中取食8 h、12 h、24 h和36 h后较取食‘33’的对照分别下降了37.8%、32.1%、32.0%和31.9%。CAT、POD和CarE活力显著提高(P0.05),并且随着取食时间的延长,酶活力逐渐上升,与对照相比,取食12 h、24 h和36 h后,CAT活力分别为取食‘33’的对照的1.54倍、1.55倍和1.42倍;POD活力分别为取食‘33’的对照的1.59倍、1.39倍和1.53倍;CarE活力分别为取食‘33’的对照的1.32倍、1.34倍和1.39倍;取食‘新棉33B’对AChE活力没有明显影响。结果提示,转Bt-Cry1Ac基因棉花对烟粉虱保护酶活力总体起到促进作用,对解毒酶活力总体影响不大。故烟粉虱体内保护酶活力的增加可能会有益于烟粉虱种群的增长,但是否起到决定性作用还有待进一步研究确定。     

稻蟹共作对稻田水体底栖动物多样性的影响

稻蟹共作是一种生态型种养新模式,而底栖动物是该复合生态系统的重要组成部分。为研究稻蟹共作对稻田底栖动物多样性的影响,在水稻分蘖期、拔节期、扬花期和成熟期,采集不同放养密度的稻蟹共作稻田(仔蟹放养密度10 ind.m 2,低密度,LD;仔蟹放养密度30 ind.m 2,高密度,HD)和常规稻田(不放蟹,常规栽培,CK)水体的底栖动物,分析不同稻田生态系统底栖动物的种类构成、密度和多样性。结果表明:水稻分蘖期,3种放蟹密度处理稻田底栖动物的种类数、密度、多样性指数和Pielou均匀度指数均无显著差异(P>0.05);在拔节期和扬花期,养蟹稻田底栖动物的种类数和密度均小于常规稻田,且与放蟹密度呈反比;常规稻田底栖动物的Shannon-Wiener多样性指数在拔节期和扬花期均显著高于高密度养蟹稻田(P<0.05),而只在拔节期显著高于低密度养蟹稻田(P<0.05),且Pielou均匀度指数也在拔节期显著高于低密度养蟹稻田(P<0.05);成熟期,3种处理底栖动物的种类数和密度均达到最低点,Shannon-Wiener多样性指数无显著差异(P>0.05),高密度养蟹稻田的Pielou均匀度指数显著高于常规稻田(P<0.05)。研究结果可为稻蟹共作稻田底栖动物的多样性保护和稻蟹共作技术的可持续发展提供理论指导,促进稻蟹共作技术的发展和推广。     

异源表达Hvsusiba2水稻对稻田甲烷排放及土壤相关菌群的影响

Hvsusiba2是调控大麦淀粉合成和光合产物分配的转录因子。前期研究我们将Hvsusiba2导入粳稻(Oryza sativa L.subsp.japonica),Hvsusiba2粳稻稻田甲烷排放显著下降,胚乳淀粉含量显著提高。为进一步明确Hvsusiba2对稻田甲烷排放的影响,本研究我们将Hvsusiba2导入籼稻(O.sativa L.subsp.indica),研究异源表达Hvsusiba2籼稻全生育期甲烷排放和稻田主要甲烷菌及甲烷氧化菌变化。采用静态箱法测定Hvsusiba2水稻稻田甲烷排放通量,结果显示Hvsusiba2稻田全生育期的大部分时段甲烷排放量显著(P0.05)或极显著(P0.01)低于对照株系。Hvsusiba2水稻甲烷减排率幅度为54.7%~3.8%,减排率最高的时期为幼穗分化期。2个Hvsusiba2水稻株系生长季累计甲烷排放量分别为5 060.16 mg?m-2和5 250.60 mg?m-2,比对照减排30.30%和27.58%。采用荧光定量PCR法检测水稻关键生长期根土6类产甲烷菌和2类甲烷氧化菌以及土壤总细菌的丰度变化。结果显示:在整个生长期内Hvsusiba2水稻根土6类产甲烷菌菌群丰度的总体趋势是前期高、后期低;甲烷古菌(Archaea,ARC)、甲烷鬃菌科(Methanosaetaceae,Mst)和甲烷微菌目(Methanomicrobiales,MMb)3类菌群丰度的高峰出现在分蘖盛期,甲烷八叠球菌科(Methanosarcinaceae,Msc)菌群丰度的高峰出现在幼穗分化穗期,普通产甲烷菌(Methanogens,MET)和甲烷杆菌目(Methanobacteriales,MBT)分蘖期最高。Hvsusiba2水稻产甲烷菌丰度在分蘖期、抽穗期和开花期显著或极显著地低于野生型对照。在大部分测试时间段内Hvsusiba2水稻的2类甲烷氧化菌群丰度比对照有显著(P0.05)或极显著(P0.01)下降;Hvsusiba2水稻土壤总细菌丰度在水稻的分蘖期、抽穗期和开花期也显著低于野生型水稻。稻田中产甲烷菌的丰度依次是甲烷鬃菌科(Mst)甲烷古菌(ARC)普通产甲烷菌(MET)甲烷微菌目(MMb)≥甲烷八叠球菌科(Msc)甲烷杆菌目(MBT);2类甲烷氧化菌中Ⅰ型甲烷氧化菌(MBAC)丰度极显著大于Ⅱ型甲烷氧化菌(TYPEⅡ)。结合之前的研究结果,我们认为Hvsusiba2可能是通过改变水稻光合同化物分配生理,减少向土壤有机质的输送,降低土壤相关菌群的丰度达到稻田甲烷减排的。     

转Lj-POLLUX和Lj-NFR1-NFR5基因的水稻对AM真菌侵染的影响

丛枝菌根(Arbuscular mycorrhiza,AM)真菌是一种古老的植物共生真菌,与植物约有4亿多年的共生史[1-2],能与80％以上的陆生植物形成共生体一丛枝菌根.它能促进宿主植物吸收土壤中矿质元素,增加植物的抗逆性,提高作物产量,调节宿主的代谢活动,促进植物生长,改善作物品质等[3-4].     

Assessing effects of transgenic Cry1Ac cotton on the earthworm Eisenia fetida

Transgenic insect-resistant cotton containing a synthetic version of the insecticidal toxin gene from Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki has been planted in China in a large scale and may have adverse impacts on soil organisms. The leaves of the transgenic cotton and the non-transgenic parental cotton were collected and their impacts on the earthworm, Eisenia fetida, were tested in laboratory studies. No significant acute toxicity on E. fetida from oral exposure to the transgenic cotton line, GK19, was detected. The average weight, numbers of cocoons and new offsprings of E. fetida in the GK19 groups were all higher than in the Simian3 groups, but the differences were not significant.     

转基因高粱Cry1Ab蛋白含量的比较研究

通过农杆菌介导法将杀虫晶体蛋白基因cry1Ab导入高粱恢复系115中,共获得13个独立的转基因株系,26株转基因植株,转化率为5.1%;GUS活性、PCR、Southern和Western杂交分析表明,此基因已整合进高粱基因组并得到正确表达。利用ELISA试剂盒测定Cry1Ab蛋白含量,结果表明,不同转基因植株的Cry1Ab蛋白含量有明显差异,最高可达0.850 μg/g,占可溶性蛋白的0.016%,还有一些转基因植株中不能表达;同一转基因植株的不同组织中表达量有明显差异,其顺序为：叶>颖壳>籽粒>根>茎;不同部位的叶片也有差异,其顺序为：中部叶>基部叶>新叶。     

Earthworms of different functional groups affect the fate of the Bt-toxin Cry1Ab from transgenic maize in soil

The fate of the insecticidal Cry1Ab protein from crop residues (leaves and roots) of the transgenic maize variety MON810 was studied in the presence and absence of two earthworm species (Lumbricus terrestris, Aporrectodea caliginosa; separate incubations) in soil microcosms. The recombinant Cry1Ab protein was quantified using a highly sensitive ELISA. Control microcosms received corresponding non-transgenic plant material. All earthworms survived in the microcosms over a period of 5 weeks, irrespective of whether they received MON810 or non-transgenic plant material. Weight loss was observed for both earthworm species, independent of the plant material or transgenic modification. A strong decline of immunoreactive Cry1Ab in plant residues (mean initial concentration approx. 5000 ng g⁻¹) of MON810 was observed in all treatments, but in microcosms with earthworms this decline was significantly higher with less than 10% of the initial Cry1Ab concentration remaining after 5 weeks. Cry1Ab concentrations in casts were only 0.1% of those found in remaining plant material of the respective microcosms. No immunoreactive Cry1Ab proteins were found in earthworm tissues (threshold of detection: 0.58 ng g⁻¹ fresh weight). No further decline was found for Cry1Ab concentrations in casts of A. caliginosa during a subsequent period of 3 months of incubation in bulk soil (<0.1 ng g⁻¹) after removal of the earthworms from the microcosms, while in casts of L. terrestris the concentration decreased from 0.4 to below 0.1 ng g⁻¹. In conclusion, this study demonstrates that earthworms enhance the decline of immunoreactive Cry1Ab proteins from maize residues.     

华恢1号衍生系旱恢3T的选育及抗虫表现

水稻作为世界上主要的粮食作物之一,容易受到螟虫、稻飞虱、稻象甲等主要害虫为害造成减产.为改良节水抗旱稻的抗虫性,以华恢1号(TT51)为cry1Ab/Ac基因供体,与节水抗旱稻恢复系品种旱恢3号杂交,利用分子标记辅助选择技术对目标基因进行筛选,最终获得BC3F4纯合、稳定株系.通过对Cry1Ab/Ac蛋白的定性和定量检...     

浮萍覆盖对稻田杂草群落组成及多样性的影响

在农业可持续发展的背景下,稻田杂草防控需要兼顾生物多样性的保护。为了解浮萍覆盖对稻田杂草群落组成及物种多样性的影响,运用群落生态学的方法,研究了多根紫萍覆盖(SP)、少根紫萍覆盖(LP)和不投放浮萍(CK)3种处理下稻田杂草发生量和群落多样性在水稻4个生育期(分蘖期、孕穗期、扬花期和成熟期)的动态变化,并对水稻产量进行分析。结果表明:SP和LP处理在前两生育期分别比CK显著降低杂草密度60.3%～75.8%和81.1%～90.4%,在整个水稻生育期能分别降低杂草鲜重生物量48.0%以上和81.3%以上,杂草群落中阔叶类杂草比例明显下降。不同处理下,稻田最主要杂草类别均是莎草科杂草;不同处理的杂草群落中重要杂草的种类和相对重要程度都有较大差异,SP和LP处理重要值较高的杂草均为莎草科的萤蔺和碎米莎草,CK处理重要值较高的杂草则为阔叶类的鸭舌草;在多数生育期,两种浮萍覆盖下的杂草群落的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson优势度指数均与CK无显著差异。SP和LP处理水稻的每穗粒数和穗重均有不同程度显著提高, SP处理的水稻产量显著提高28.0%。综合上述分析,稻田投放初始覆盖面积70.0%的多根紫萍和少根紫萍都能在降低稻田杂草密度和生物量的同时维持杂草群落的多样性,且多根紫萍覆盖能促进水稻产量增长,对保护稻田生物多样性和促进农业可持续发展有重要意义。     

湖北省水稻主产区稻田杂草种类及群落特点

采用七级目测法调查了湖北省3个水稻主产区25个样点稻田杂草的种类及危害程度,分析了各水稻主产区稻田杂草群落的特点.结果表明,湖北省水稻主产区稻田杂草有23科43种,据综合草害指数优势种杂草依次为稗、双穗雀稗、水花生、鸭舌草、千金子、丁香蓼、鳢肠、浮萍.其中襄樊－随州地区以稗、水花生为优势种类,江汉平原以稗、双穗雀稗为优势种类,黄冈地区以稗、鸭舌草为优势种类.江汉平原与黄冈地区稻田杂草群落相似性较大,Sфrenson相似性指数为0.774 1,二者均与襄樊－随州地区的相似性较小.总体上看,湖北省水稻主产区稻田杂草的丰富度较低,可能与长期施用除草剂有关.