转基因玉米发展现状与趋势

0 引言 1986年Fromm等用电击法把抗除草剂pat基因转入玉米原生质体中,开创了玉米遗传转化研究的先河.目前,被批准商品化的转基因玉米主要有2种:抗虫(Bc)转基因玉米和抗除草剂转基因玉米.     

转Cry1Ah基因抗虫玉米对无脊椎动物多样性影响研究

为探讨转基因玉米对生物多样性的影响,本研究以转基因抗虫玉米(HGK60)(Bt Cry1Ah)及对照常规玉米(郑58)为研究对象,采用五点取样法、直接观察法、陷阱调查法进行转基因抗虫玉米田间昆虫群落、线虫群落调查和田间虫害的影响研究。结果表明:与亲本郑58相比,HGK60对田间昆虫的数量和群落结构没有显著影响(P0.05)。转基因玉米HGK60与对应的非转基因对照郑58相比,对钻蛀类害虫具有明显抗性。HGK60对土壤中线虫群落结构无显著影响(P0.05)。研究表明转基因抗虫玉米HGK60的种植对虫害具有抗性作用,对田间昆虫和线虫无显著影响。     

抗虫Cry2Ab基因的原核表达及玉米的遗传转化

玉米的产量深受虫害的影响,抗虫Cry2Ab基因对玉米黏虫抗性有重要意义。利用外源抗虫基因Cry2Ab构建到原核表达载体pET-22b中,对其进行SDS-PAGE检测和抗黏虫性鉴定。SDS-PAGE检测结果表明,Cry2Ab基因编码的杀虫蛋白在大肠杆菌BL21中得到正确的表达,条带大小为70.68 kD;抗黏虫性鉴定结果表明,当Cry2Ab蛋白浓度为100μg/g时,对东方黏虫致死率达到86.66%。同时构建pCAMBIA3301-Cry2Ab-Bar植物表达载体,通过农杆菌介导法将外源抗虫基因Cry2Ab转入玉米自交系GSH9901愈伤组织中,利用除草剂筛选及PCR技术检测得到T₁转基因阳性植株4株。获得的转基因抗虫玉米植株为抗虫转基因玉米的研发及抗虫玉米新种质的创制奠定了基础。     

转基因玉米研究与应用进展

转基因产品随着科学的发展逐渐走进人们的日常生活,目前已批准商品化的转基因作物有大豆、棉花、水稻、玉米等。玉米是世界分布最广泛的粮食作物,又是重要的饲料和工业原料,但虫害、草害、病害等严重威胁其产量和质量,转基因技术为玉米遗传改良提供了更有效的途径。介绍了转基因玉米常用的转化方法,评析了抗虫、抗除草剂、抗病等转基因玉米应用的研究成果,并对转基因玉米的检测方法及安全性进行了分析。     

转基因玉米的抗旱性鉴定方法与评价指标研究

从抗旱性的鉴定方法(田间鉴定法、温室分子鉴定法、干旱棚或抗旱池法)及各方法的鉴定指标(形态指标、穗部性状指标、产量指标、生理生化指标和生长发育指标)等方面对转基因抗旱玉米的抗旱性进行了综述。     

转基因抗虫玉米CM8101对根际土壤主要理化性质和功能酶活性的影响

为了评价转基因抗虫玉米CM8101对土壤生态系统的影响,本实验研究了其对土壤主要理化性质和功能酶活性的影响。连续2年,在玉米苗期、花期和成熟期,采用抖落法采集根际土壤样品,通过室内测定,分析了转基因抗虫玉米CM8101对根际土壤含水量、pH、脲酶和酸性磷酸酶活性的影响。与对应的非转基因玉米相比,转基因抗虫玉米CM8101的根际土壤含水量、pH、脲酶和酸性磷酸酶活性没有显著性变化,说明转基因抗虫玉米CM8101对土壤生态系统具有安全性。     

转基因技术在玉米育种中的应用

介绍了应用转基因技术在改善玉米抗性方面培育出了抗虫、抗除草剂及抗病毒的转基因玉米,并提出转基因技术还用于改良玉米的品质。在基因转化途径方面主要分析了农杆菌介导法、基因枪法和花粉管通道等技术。     

农杆菌介导抗虫基因GmCry1F转化玉米的研究

培育转基因抗虫玉米是防治玉米螟虫的有效途径之一。本研究通过对来源于苏云金芽孢杆菌Cry1F野生型基因编码区密码子优化改造获得新型抗虫基因Gm Cry1F,使用农杆菌介导的玉米幼胚遗传转化法将目的基因转入玉米材料Hi-II,最后应用PCR法与蛋白免疫学法对试验结果进行鉴定检测。结果表明:成功构建了植物表达载体CUB-ubi::Gm Cry1F-35s::bar,经光照培养分化获得到转化苗25株,其中有17株的PCR和试纸条检测均呈阳性,说明Gm Cry1F基因已经整合到玉米基因组中。这一研究结果为下一步开展转基因抗虫玉米育种工作提供了较好的研究材料,也为玉米抗虫基因工程育种研究提供参考。     

基于TaqMan实时荧光PCR检测植物中转基因成分

转基因植物的安全性一直备受关注,转基因成分检测是保障食品安全、维护消费者知情权的重要手段。本研究构建并鉴定了pCry3A、pCry1A (c)、pCP4-EPSPS和p CTP2-CP4-EPSPS 4种阳性质粒,并在转基因棉花、转基因大豆、转基因小麦、转基因玉米、非转基因玉米中分别检测玉米内源基因(adh1)、抗虫基因(Cry3A、Cry1A (c))和抗除草剂基因(CP4-EPSPS、CTP2-CP4-EPSPS),最后将转基因棉花和转基因大豆DNA模板原液进行梯度稀释确定Cry1A (c)和CP4-EPSPS的检出限,通过检出限检测建立标准曲线确定此方法的转基因成分定量检测能力。结果表明:4种阳性质粒鉴定结果良好,可以作为转基因检测的阳性对照;转基因棉花为转入Cry1A (c)基因的抗虫棉;转基因大豆为转入CP4-EPSPS基因的抗除草剂大豆;转基因小麦为转入Cry1A (c)基因的抗虫小麦;转基因玉米为转入Cry1A (c)、CP4-EPSPS、CTP2-CP4-EPSPS基因的混合转基因玉米; Cry1A (c)和CP4-EPSPS的引物和探针的检出限均可达0. 1ng;建立的2种标准曲线的R2≥0. 95,说明引物和探针可以满足定量检测要求。本研究对Taq Man实时荧光PCR法检测植物中的转基因成分提供一些借鉴,同时为保障食品安全、维护消费者知情权提供方法支持。     

超声波辅助花粉介导法获得转BtCry1Ac基因玉米的研究

为了进一步分析玉米基因功能及基因转化,并为玉米抗虫提供种质资源,利用超声波辅助花粉介导法,将抗虫基因Cry1Ac导入玉米优良自交系昌7-2中,获得大量的转基因植株。结果表明:转基因植株经过草铵膦抗性筛选、PCR检测、BT蛋白试纸条检测和室内抗虫性鉴定等分析,最后获得高抗玉米螟的转BtCry1Ac基因株系9个。培育出了高抗玉米螟的种质资源材料,同时也建立了超声波辅助花粉介导转化玉米的高效转化体系,该方法是简捷、快速有效、无基因型限制的植物转化方法。     

Evaluation of Impact of Pollen Grains from Bt, Bt/CpTI Transgenic Cotton and Bt Corn Plants on the Growth and Development of the Mulberry Silkworm, Bombyx mori Linnaeus (Lepidoptera: Bombycidae)

The δ-endotoxin genes of Bacillus thuringiensis (Bt) and proteinase inhibitor (PI) genes aretwo kinds of genes popularly used for developing transgenic plants resistant to insect pests. To clarify whetherthere is any risk concerning the effects of pollens from these transgenic crops on non-target insects with eco-nomic importance, such as the effects on the growth and development as well as cocoon quality of the silk-worm, Bombyx mori Linnaeus, a series of feeding experiments were conducted, using pollens from transgeniccotton or corn containing crylAc, cry1A+-CpTI or crylAb genes, compared with pollens from non-transgenicnormal cotton and corn as well as the non-pollen treatment. In contrast to the latter ones, pollens from trans-genic plants showed no significant adverse effects on larval mortality, cocoon weight, pupa weight, cocoonshell weight, pupation rate, emergence rate and fecundity of the silkworm after neonates were fed with thepollens for 72 h. In addition, no dosage effects of pollens were found. Though the duration of 1st instar larvaewas prolonged in the case of feeding with transgenic pollens as compared with those of the non-pollen treat-ment, but they were not significantly different from those fed with pollens from non-transgenic cotton or corn.Meanwhile, the body weight of the 3rd instar molters fed with transgenic pollens was obviously different fromthose for non-pollen treatment, and was all significantly heavier than that of the controls. Consequently, it isconsidered that the adverse effect of pollens from transgenic insect-resistant cotton and corn on the growth anddevelopment of the silkworm is negligible.     

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。     

生物技术在甜玉米育种中的应用研究

甜玉米营养丰富,是一种保健型农作物,论述了我国甜玉米的育种概况,以及随着生物技术的发展,转基因抗虫甜玉米和分子标记技术在甜玉米育种中的应用情况。     

苏云金芽胞杆菌应用研究进展

由于苏云金芽胞杆菌(Bt)具有特异性高,对人畜无害,对环境友好等优点,因而其抗虫基因成为目前研究历史最久、应用最成功、使用最广泛的抗虫基因。现简述了cry基因资源的现状及在生物杀虫制剂、转基因作物中的研究进展。     

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。     

根癌农杆菌介导gna基因对水稻的转化

褐飞虱在中国分布很广,近年来已成为南方稻区的主要害虫。大量研究表明,进行抗虫基因分子育种是迅速改良水稻褐飞虱抗性的有效途径。采用农杆菌介导法将来源于大肠杆菌的6-磷酸甘露糖异构酶(PMI)安全选择标记基因和)花莲凝集素(GNA)抗虫基因构建于同一表达载体上进行遗传转化,获得带有安全标记基因的抗褐飞虱转基因植株。通过PCR扩增、Southern印迹和GUS检测分析表明,PMI标记基因和抗虫GNA基因同时被转入部分植株中并得到了表达,其外缘基因主要以单拷贝的方式插入水稻基因组中。对随机选取的8个转基因单株T0代种子经含潮霉素的培养基培养15d后抗感苗数统计分析表明,绝大多数转基因植株后代符合单基因的遗传分离规律。     

中国转基因抗虫棉的研究利用现状及发展对策

从20世纪90年代起,中国开始了转基因抗虫棉的研究、开发和利用,并取得了较大的成就。在此,综述了中国转基因抗虫棉研究取得的主要进展,分析了当前中国转基因棉花发展的现状和存在的问题,对近期的发展进了初步的展望,并提出了转基因抗虫棉今后发展应采取的对策。     

转基因抗虫棉凝集素的检测

为探讨外源杀虫基因导入对棉花重要防御物质凝集素的影响,同时建立棉花凝集素的灵敏检测方法,采用血凝法检测转基因(Bt、CpTI和外源凝集素基因)棉花中凝集素的变化,并经胰蛋白酶处理鸡血红细胞、不同温度处理和比色法测定棉花的凝集素活性。结果表明,棉花叶片中凝集素水平随棉花生长而发生变化,不同外源基因的导入使棉花凝集活性升高或降低。采用经胰蛋白酶修饰后的鸡血红细胞检测,棉花凝集活性明显提高,最高是未经处理检测的64倍。棉花凝集素具有一定的抗热性,在45℃以下很稳定,但随温度的升高和处理时间的延长活性下降。血凝反应和比色法均能直观、定量地反映棉株中凝集素活性,但后者精度更高。以上研究结果表明,外源杀虫基因的导入引起棉花凝集素水平发生改变,比色法可以作为检测棉株中自身和外源凝集素基因表达后凝集活性的重要手段。     

转Bt基因玉米叶片中Bt蛋白的表达和分泌研究

以转Bt玉米Mon810及其亲本非转基因玉米为研究对象,通过酶联免疫吸附测定法(ELISA)定量检测Mon810玉米叶中Bt蛋白表达量和叶表Bt蛋白分泌量,结果表明叶组织和叶表均可检测到Bt蛋白,组织内Bt蛋白量从苗期到抽丝期随着植株营养生长的加快呈上升趋势,至抽丝期达到顶峰,之后逐渐降低;叶表Bt蛋白分泌量变化无明显规律性。     

抗虫基因导入对棉花形态产量性状的影响

从棉花形态性状和产量形成特征2个方面比较系统地研究了抗虫基因导入对棉花农艺性状的影响,研究结果表明：转基因抗虫棉的单株结铃数、成铃率高于其受体品种;单株果枝数、单株果节数、铃重、衣分低于受体品种。抗虫基因导入引起的结铃性增强效应与铃重、衣分减弱效应相平衡,使得转基因抗虫棉的皮棉产量与受体品种基本持平。