转聚合cry1A.105、cry2Ab2和cp4epsps基因抗虫耐除草剂玉米的田间抗性评价

为明确转聚合cry1A.105、cry2Ab2和cp4epsps基因的抗虫耐除草剂玉米的抗虫性和对除草剂的耐受性,本文通过田间人工接虫,以食叶级别、存活幼虫数、蛀孔数、隧道长度和雌穗被害级别等分别作为评价玉米心叶期和穗期的抗虫性标准,评价了转聚合cry1A.105、cry2Ab2和cp4epsps基因,具有抗虫耐除草剂复合性状的玉米品种‘ND6708YGRR’和‘ND6515YGRR’及同型非转基因‘ND6708’、‘ND6515’和当地‘郑单958’品种对亚洲玉米螟、黏虫和棉铃虫的抗虫效果;通过喷施除草剂后调查玉米植株的存活率,评价上述品种对除草剂的耐受性。田间试验结果表明:‘ND6708YGRR’和‘ND6515YGRR’两个转基因玉米品种对亚洲玉米螟、黏虫及棉铃虫的抗性水平均为高抗,且在4叶期和8叶期喷施草甘膦后其受害率均为0,而同型对照品种和当地对照品种喷施同剂量草甘膦后受害率为100%。综上,聚合cry1A.105、cry2Ab2和cp4epsps基因,具有抗虫耐除草剂复合性状的玉米品种‘ND6708YGRR’和‘ND6515YGRR’对亚洲玉米螟、黏虫和棉铃虫具有较强的抗虫效果,对草甘膦具有较好的耐受性。此研究可为将来建立以转Bt基因玉米为主要手段的综合防治技术体系提供依据。     

转基因抗虫耐除草剂(Cry1Ac+EPSPS)玉米对草甘膦耐受性研究

将具有我国自主知识产权的抗虫、耐除草剂基因转化到玉米中获得兼具抗虫和耐除草剂的复合性状转基因玉米,实现了玉米复杂性状的有效改良,研究了转耐除草剂CC-2基因和可表达Bt毒素的cry1Ac基因的双抗玉米对除草剂的耐受性及目标蛋白表达量。通过调查喷施除草剂后玉米植株存活率及株高和生长发育情况,研究了转抗虫耐除草剂基因玉米‘CC-2×BT799’、抗虫玉米‘BT799’、耐除草剂玉米‘CC-2’,以及常规玉米‘郑58’在田间对除草剂的耐受性,并用ELISA测定了供试品种中CP4EPSPS和Cry1Ac蛋白含量。对草甘膦的耐受性试验表明,转复合基因玉米‘CC-2×BT799’与单抗草甘膦品种‘CC-2’对草甘膦均具有良好的耐受性。心叶期喷施草甘膦推荐施用剂量中量和2倍剂量对其株高和后期生长发育无不良影响。ELISA检测显示,CP4EPSPS蛋白在雄穗中的表达量较叶片稍高。且双抗品种‘CC-2×BT799’较‘CC-2’中的CP4EPSPS蛋白含量稍高。在雄穗中,‘BT799’的Cry1Ac蛋白含量与‘CC-2×BT799’相当。在叶片中,‘BT799’的Cry1Ac蛋白含量约为‘CC-2×BT799’的2倍。抗虫耐除草剂玉米能够有效抵御草甘膦的喷施,Cry1Ac蛋白含量在不同品种不同组织中存在差异。     

转cry1Ab/cry2Aj玉米对亚洲玉米螟的抗性评价

为探讨转cry1Ab/cry2Aj玉米对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)的抗性,采用室内生测和田间人工接虫鉴定方法评价了6个转cry1Ab/cry2Aj玉米品系对亚洲玉米螟的杀虫效果,并利用酶联免疫吸附法(ELISA)测定了Cry1Ab蛋白在各品系主要组织的表达水平.结果显示,亚洲玉米螟幼虫取食转基因玉米各品系雄穗、苞叶、花丝和雌穗48 h后死亡率在90％左右,取食心叶的死亡率在70％左右,96h后大部分幼虫死亡,而取食非转基因玉米的死亡率为3.3％～8.7％;春播和夏播田转基因玉米叶片、茎秆、雌穗基本没有被害,而对照玉米叶片、茎秆、雌穗被害严重,春播和夏播玉米平均每株分别有2.9、2.3头幼虫和蛹,2.8、3.4个蛀孔,隧道长度为7.5、14.2 cm,雌穗被害级别为5.3和5.1;6个转基因玉米品系中Cry1Ab蛋白在心叶、雄穗、花丝、苞叶和雌穗中稳定表达.综合评价认为,转基因玉米各品系在整个生育期内对亚洲玉米螟有很好的抗性,其中N50品系抗虫效果最佳,可以作为抗虫转多基因玉米育种的备选材料.     

转Bt基因抗虫玉米对亚洲玉米螟幼虫取食行为的影响

室内研究了转cry1Ab杀虫蛋白基因的Bt抗虫玉米M ON810和Bt11对亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)初孵幼虫和3龄幼虫的取食行为、取食选择性和存活率的影响。在48h的非选择性试验中,玉米螟初孵幼虫在M ON810和Bt11玉米心叶组织上的取食率随时间的增加而下降,在对照玉米上的幼虫取     

转cry1Ac玉米对亚洲玉米螟的抗性评价

目标性状的有效性评价是转Bt基因抗虫玉米研发和安全性评价研究的重要内容之一。采用酶联免疫吸附剂测定（ELISA）、室内生测和田间人工接虫鉴定研究了转cry1Ac玉米纯合群体BT-X和分离群体BT-38、BT-181、BT-43、BT-105等转化事件Cry1Ac蛋白的表达量以及对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis（Guenée）的室内杀虫和田间抗虫效果。转cry1Ac玉米鲜组织中Cry1Ac蛋白含量在44.07～438.00 ng/g之间,不同转化事件及不同组织之间差异显著,其中BT-X鲜花丝中Bt蛋白表达量显著低于未展开心叶。室内生测试验中除BT-43与对照没有显著差异外,取食其它转基因玉米心叶的亚洲玉米螟初孵幼虫6或7天的存活率为0～15.3%,显著低于非转基因对照;取食夏播BT-X鲜花丝6天的幼虫存活率为62.5%,显著低于Bt11及非转基因对照。田间心叶期接虫鉴定显示BT-X高抗亚洲玉米螟。说明转cry1Ac玉米BT-X、BT-181、BT-38和BT-105对亚洲玉米螟有很高的杀虫作用,BT-X田间抗虫效果良好。     

大气CO2浓度升高对转基因玉米Bt毒素表达量的影响

大气CO_2浓度升高不仅影响植物营养化学成分的变化,还能够引起植物次生抗虫物质表达量的改变,进而影响作物-害虫的互作关系。本试验利用开顶式气室(OTC)和室内动态气室模拟当前和未来大气CO_2浓度(约390、550、750μL/L)环境,测定了不同大气CO_2浓度下普通玉米‘郑58’和转cry1Ac-m基因玉米的营养物质成分、转cry1Ac-m基因玉米Cry1Ac杀虫蛋白的含量,以及取食不同大气CO_2浓度环境下生长的‘郑58’或转cry1Ac-m基因玉米叶片的亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)初孵幼虫死亡率。结果表明,与对照相比,高大气CO_2浓度(750μL/L)环境下生长的转基因和对照玉米叶片中淀粉、可溶性糖、非结构性碳(TNC)含量及TNC∶N都明显增加,而N含量差异不显著。对照玉米叶片的N含量显著高于转基因玉米,其他营养成分没有显著变化。随着大气CO_2浓度的升高,转基因玉米的Cry1Ac蛋白表达量有下降的趋势,但各处理间差异不显著。亚洲玉米螟取食生长在不同大气CO_2浓度环境下的‘郑58’或转cry1Ac-m基因玉米叶片48h后,死亡率没有显著差异;转cry1Ac-m基因玉米具有显著的杀虫效果。     

抗除草剂大豆356043对几种除草剂的耐受性评价

在温室隔离条件下,采用室内生物测定的方法,喷施靶标除草剂草甘膦、苯磺隆以及大豆田常用茎叶处理除草剂精喹禾灵、乳氟禾草灵和土壤处理除草剂乙草胺,研究了抗除草剂大豆356043对上述除草剂的耐受性差异。结果表明,大豆356043对靶标除草剂草甘膦和苯磺隆有较高的耐受性,安全使用剂量分别为922.5~2460.0、10.1~29.6 g a.i./hm2。而受体大豆Jack和常规品种科丰6号在草甘膦922.5 g a.i./hm2处理时全部死亡,在苯磺隆10.1 g a.i./hm2处理下出现明显药害症状。大豆356043对大豆田常用除草剂精喹禾灵、乳氟禾草灵和乙草胺也具有较高的耐受性,其对常规除草剂的耐受性与Jack和科丰6号无显著性差异。     

寄主植物对亚洲玉米螟取食、生长发育和生殖的影响

本文对亚洲玉米螟在甜玉米、饲料玉米、无毒棉和有毒棉上的取食、生长发育和生殖作了比较研究。结果表明:初孵幼虫嗜食无毒棉棉叶,3龄幼虫则喜食玉米心叶。5龄幼虫在甜玉米上的取食次数最多,取食总时间最长,在有毒棉上的取食时间最短。5日龄以前,取食无毒棉的幼虫生长最快,而后取食玉米的幼虫生长加快;取食有毒棉的幼虫生长最慢,其老熟幼虫的体重仅为取食甜玉米的1/3。取食棉花的幼虫历期明显延长,虫龄增加至6龄。幼虫期存活率、蛹重和每雌产卵量以甜玉米为最高,依次为饲料玉米、无毒棉和有毒棉。试验证明,在扩种甜玉米和无毒棉以后亚洲玉米螟种群将上升。     

黄翅绢野螟对不同植物的取食和产卵选择

为明确黄翅绢野螟Diaphania caesalis对不同植物的取食和产卵选择性, 采用叶碟法、叶面积法和室内观察等方法比较分析了黄翅绢野螟对波罗蜜(‘马来西亚1号’‘海大1号’‘四季波罗蜜’)、榴莲蜜、面包树、大果榕和桑树(‘台湾长果桑’‘粤椹大10’)的取食和产卵选择性, 取食面积及初孵幼虫取食不同植物后的存活率。结果表明, 黄翅绢野螟1～2龄幼虫对波罗蜜的取食偏好不明显, 对不同植物的取食选择率差异不大; 随着龄期的增长, 3～5龄幼虫逐渐表现出偏好取食波罗蜜。黄翅绢野螟在不同植物上的日均产卵量没有显著差异, 偏好在波罗蜜和面包树上产卵, 在‘马来西亚1号’波罗蜜上着卵量占所有供试植物上的总产卵量的22.13%。各龄幼虫对不同植物的取食量随着龄期的增加而逐渐增大, 5龄幼虫进入暴食期, 对3个波罗蜜品种、榴莲蜜、面包树和大果榕的取食量无显著差异, 但显著高于2个桑树品种。初孵幼虫取食不同植物48 h后的存活率存在显著差异, 取食‘马来西亚1号’波罗蜜存活率最高(98.51%), 取食‘台湾长果桑’存活率最低(0.37%)。综上, 黄翅绢野螟偏好选择波罗蜜属植物进行取食和产卵, 对榕属大果榕存在转移为害潜在威胁, 对桑属桑树潜在为害风险较低, 研究结果可为黄翅绢野螟在不同植物上的为害风险监测和防控提供参考。     

转cry1Ab基因玉米对粘虫的抗性评价

粘虫Mythimna separata(Walker)是我国玉米上的重要害虫。转Bt基因玉米为防治粘虫提供了新的途径。从室内生测和田间抗性鉴定分别研究了转cry1Ab基因抗虫玉米YieldGard对粘虫的杀虫效果。用4~7叶期转cry1Ab基因玉米心叶室内饲养1~3龄粘虫幼虫3、7和10天的死亡率分别为39.0%~92.0%、96.0%~98.0%和97.0%~100%,第14天全部死亡,而对照的死亡率分别为3.0%~8.0%、6.0%~20.0%和11.0%~28.0%,差异极显著。取食转cry1Ab基因玉米的幼虫不能正常生长发育,存活10天的幼虫其体重仅为取食对照玉米的9.0%。田间玉米4~5叶期,分别接1~6龄粘虫幼虫于转cry1Ab基因和非转基因玉米心叶。转cry1Ab基因玉米上各龄期幼虫平均存活率仅为0.0~6.7%,极显著低于非转基因玉米的8.3%~80.0%。转cry1Ab基因玉米的危害级别0.1~0.7,显著小于非转基因玉米的2.1~7.3。结果说明转cry1Ab基因玉米YieldGard对粘虫各龄幼虫有很高的杀虫作用和田间控制效果,同时能有效保护玉米免受危害。     

非转基因抗除草剂玉米对三种乙酰乳酸合成酶抑制剂类除草剂的田间抗性表现

为评估中国农业大学培育的非转基因抗除草剂玉米品系958R和335R在大田条件下对乙酰乳酸合成酶（acetolactate synthase,ALS）抑制剂类除草剂的抗性表现,利用甲咪唑烟酸、砜嘧磺隆、唑嘧磺草胺3种除草剂对郑单958、958R、先玉335、335R共4种玉米杂交种进行了播后苗前土壤处理,每种除草剂设3个处理剂量（1、3、9倍推荐剂量）,并于施药2周和4周后进行株高测定,于收获晾干后测产。结果表明,在甲咪唑烟酸216、648 g（a.i.）/hm²处理下,郑单958和先玉335均已绝产,而958R和335R产量均未受影响;在砜嘧磺隆或唑嘧磺草胺高剂量处理下,常规玉米品种郑单958和先玉335株高的最高降幅分别为25.7%和35.2%,田间药害反应显著,而958R和335R则抗性反应显著。研究表明,非转基因抗除草剂玉米杂交种具有良好的田间抗性,不仅能有效解决玉米田砜嘧磺隆和唑嘧磺草胺等ALS除草剂的药害问题,还能够通过引入甲咪唑烟酸等新的ALS除草剂更好地防除玉米田的杂草。     

转cry2Ah-vp基因玉米的抗虫性鉴定

为获得新型抗虫转基因玉米,将通过群体筛选获得的具有抗虫性的转cry2Ah-vp基因玉米VP1-5采用PCR、Southern blot、实时荧光定量PCR(qPCR)、酶联免疫吸附测定(ELISA)等方法进行阳性植株鉴定、拷贝数分析、转录水平和翻译水平分析,同时通过室内和田间生物活性测定鉴定转基因玉米VP1-5对东方黏虫Mythimna separata和亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis的抗性。结果表明,在转基因玉米VP1-5中cry2Ah-vp基因已整合到玉米基因组,以单拷贝的形式插入;cry2Ah-vp基因在转基因玉米VP1-5不同部位组织中均可以正常转录,在灌浆期叶片中的mRNA表达量最高,相对表达量为32.67,在灌浆期穗轴中的mRNA表达量最低,相对表达量为3.74;Cry2Ah-vp蛋白在转基因玉米VP1-5的6叶期各组织中表达量均较高,其中在叶片中的表达量达到2 155.18 ng/g FW,在抽雄期花丝中的表达量最高,达到2 165.86 ng/g FW;且转基因玉米VP1-5对东方黏虫有很高的杀虫活性,接虫3 d后幼虫死亡率达到100.00%;对亚洲玉米螟幼虫也有明显的生长抑制作用。表明转基因玉米VP1-5可作为玉米抗虫育种和害虫防治的种质资源。     

利用生命表技术评价玉米品种‘京科968’及其亲本的抗螟性

由北京市农林科学院玉米研究中心选育的玉米品种‘京科968’,其田间综合性状好,是目前主推的玉米品种之一。为了解‘京科968’对亚洲玉米螟的抗性水平及其抗性来源,本试验选取了‘京科968’及其母本‘京724’和父本‘京92’两个自交系,以感螟自交系‘自330’为对照,利用实验种群生命表技术,研究比较了用不同玉米品系的相同组织饲喂亚洲玉米螟后其生长发育情况,系统评价了‘京科968’的抗螟性。试验结果表明,四个玉米品种(系)抗螟性大小依次为:‘京92’‘京科968’‘京724’‘自330’。从抗螟性角度考虑,生产上种植‘京科968’,能够较好地控制亚洲玉米螟为害。     

球孢白僵菌-玉米共生体对亚洲玉米螟取食行为的影响

为明确球孢白僵菌-玉米共生体对亚洲玉米螟幼虫取食行为及取食选择性的影响,本文通过室内控制试验,采用培养皿叶盘法,研究了共生体对亚洲玉米螟初孵幼虫和3龄幼虫的选择、非选择性取食的影响。结果表明,在48 h非选择性试验中,亚洲玉米螟初孵幼虫在球孢白僵菌-玉米共生体叶片组织（处理组）上的取食率显著低于未接种球孢白僵菌玉米叶片（对照组）,第48 h时在共生体和对照玉米上的幼虫取食率分别为35.7%和62.5%,差异极显著;3龄幼虫在共生体茎秆组织上的取食率与对照组玉米差异不显著。在48 h选择性试验中,初孵幼虫在共生体玉米叶片组织上的取食率显著低于对照组,共生体玉米叶片组织上的幼虫取食率随时间的增加呈下降趋势,第48 h时在共生体和对照玉米上的幼虫取食率分别为6.3%和20.6%,差异极显著;3龄幼虫在共生体和对照组玉米茎秆组织上的幼虫取食率随时间的增加呈上升趋势,其中对照组幼虫取食率显著高于处理组,第48 h时在处理组和对照组玉米上的幼虫取食率分别为33.1%和45.6%,差异极显著。本研究初步表明,球孢白僵菌-玉米共生体对亚洲玉米螟幼虫的取食行为有显著的抑制和忌避作用。     

草地贪夜蛾在小麦和不同玉米品种上的种群适合度比较

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J.E.Smith)是新入侵我国的重大迁飞性害虫,2019年在我国黄淮海冬小麦-夏玉米轮作主产区河南省呈点片发生,主要为害玉米,特别偏好取食晚播的甜糯玉米。为明确草地贪夜蛾在小麦和不同玉米品种上的种群适合度是否存在差异,本研究在室内(26±1)℃,RH(65±5)%和L//D=16 h//8 h光周期条件下比较了草地贪夜蛾在普通玉米‘郑单958’‘郑单1002’‘豫研1501’和糯玉米‘郑黄糯2号’以及小麦‘郑麦366’上生长发育指标。结果表明:取食‘郑麦366’的草地贪夜蛾的化蛹率(44.00±3.40)%、蛹重(138.62±6.76)mg、羽化率(35.00±3.07)%和单雌产卵量(971.70±125.63)粒均低于取食4个玉米品种的化蛹率(73.33%～80.00%)、蛹重(154.94～176.40)mg、羽化率(73.33%～79.33%)和单雌产卵量(1 052.00～1 322.60)粒(P0.05);草地贪夜蛾取食不同寄主植物的种群趋势指数由大到小顺序为:‘郑黄糯2号’(578.38)‘豫研1501’(493.40)和‘郑单958’(437.06)‘郑单1002’(321.47)‘郑麦366’(133.56)。综上表明,草地贪夜蛾在小麦上的适合度低于在玉米上的适合度,但其能够在小麦上完成生长发育并实现种群扩繁;其在糯玉米上的种群适合度大于普通玉米。因此应密切监测草地贪夜蛾在小麦上的发生和为害,并提出适时种植糯玉米作为诱集带并集中喷施杀虫剂来压低草地贪夜蛾种群数量的防控措施。     

亚洲玉米螟抗寒及低温生存对策

为了明确亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guen e)的抗寒及低温生存对策,分别测定了来自吉林省的敦化一化型(DH1)、公主岭一化型(GZL1)、公主岭二化型(GZL2)和洮南二化型(TN2)4个亚洲玉米螟滞育幼虫田间种群的过冷却点和结冰点,以及各种群经超过冷却低温处理后的存活率及滞育后发育历期等。结果显示,亚洲玉米螟滞育幼虫的过冷却点为-28.5~-27.0℃,最低个体可达-36.4℃,不同种群间存在显著差异,以GZL1最低,其次是TN2和DH1,GZL2最高。在超过冷却点低温下,各种群的存活率分别为45.6%、58.8%、41.8%和58.3%,且GZL1和TN2显著高于DH1和GZL2,在超过冷却低温处理下存活的幼虫其滞育后发育历期与未经过处理的同种群对照间没有显著差异。这表明亚洲玉米螟具有很强的过冷却能力,同时还具有很强的耐结冰能力。     

亚洲玉米螟幼虫在无毒棉和有毒棉上的取食反应

室内试验表明,亚洲玉米螟初孵幼虫嗜食无毒棉品种。在12小时内5龄幼虫在无毒棉上的取食次数和总取食时间均显著比有毒棉上多,而首次取食与再次取食时间间隔却显著缩短。幼虫孵化后第1天基本不取食棉色素腺体,而只取食腺体间的叶肉部分,第2天开始少量取食,到第3天后有50％以上的棉色素腺体被食。在无毒棉上取食的幼虫,体重、生长速率及食物消耗和消耗食物转化率均显著地比取食有毒棉者高,有毒棉对低龄幼虫的生长影响比高龄幼虫更大,尤其对3日龄以前的幼虫最为敏感,其生长抑制率和取食抑制指数分别为75.22％和0.32。试验证明,在扩大无毒棉种植面积以后,亚洲玉米螟可能成为棉花的主要害虫。     

亚洲玉米螟幼虫对不同寄主植物的取食选择性

为深入了解亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)不同龄期幼虫的取食特性,采用叶碟法对6个科的24种植物进行了测定.结果显示,亚洲玉米螟初孵幼虫选择性试验中,酸模叶蓼上幼虫百分率最高,为29.81％;菜豆上次之,为27.36％.3龄幼虫选择性试验中,菜豆上幼虫百分率最高,为28.66％;酸模叶蓼上次之,为26.21％;该虫较喜食的其它几种植物上幼虫百分率由多到少依次是葎草、向日葵和苘麻,而玉米叶片上的幼虫取食百分率最低,初孵幼虫为0,3龄幼虫为4.28％.5龄幼虫在上述6种植物茎秆或果实上取食停留的时间没有显著差异.试验说明,亚洲玉米螟幼虫保持了对原始寄主的取食特性.     

转cry1F基因玉米花粉对腰带长体茧蜂存活和繁殖的影响

腰带长体茧蜂（Macrocentrus cingulum）是亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）幼虫的主要寄生蜂,对亚洲玉米螟种群具有重要的控制作用。玉米花粉可以作为腰带长体茧蜂的补充营养。本研究利用转cry1F基因抗虫玉米花粉作为补充食物饲喂腰带长体茧蜂寄生亚洲玉米螟幼虫,研究其对腰带长体茧蜂存活和繁殖的影响,为转基因抗虫玉米的环境安全评价提供科学依据。结果表明,饲喂转cry1F基因抗虫玉米花粉后腰带长体茧蜂的寄生率、茧块重量、每茧块茧数、羽化率与饲喂对照玉米花粉相比无显著差异;在蜂蜜水+ Bt玉米花粉处理中虽然与对照玉米花粉处理相比雌蜂的寿命并没有显著差异,但雄蜂的寿命差异显著;在取食转cry1F基因抗虫玉米花粉的腰带长体茧蜂体内未检测到Bt蛋白成分。说明转cry1F基因抗虫玉米花粉对腰带长体茧蜂的存活和繁殖没有显著影响。     

转基因抗草甘膦玉米CL38-1的草甘膦耐受性及杂草化风险评价

以我国自主研制的转EPSPS基因抗除草剂玉米CL38-1为试验材料,通过抗除草剂喷施和生存竞争能力评价,研究其对目标除草剂草甘膦的耐受性以及在农田和荒地环境下杂草化的可能性。结果表明,在喷施41%草甘膦异丙胺盐水剂1 230 g/hm~2(推荐剂量)和2 460 g/hm~2(推荐剂量的2倍量)1、2、4周后,对玉米的株高及生长无不良影响,受害率为0。在农田环境下,转基因玉米CL38-1与非转基因对照郑58在生育期、株高、覆盖度、产量等方面无明显差异,在栽培地环境中可正常生长;在荒地条件下,较之杂草没有竞争优势,无杂草化风险。