抗虫转基因水稻对非靶标害虫褐飞虱取食与产卵行为影响的评价

 比较测定褐飞虱在转cry1Ab基因籼稻(B1、B6)和转SCK基因杂交稻恢复系(MSA)及各自亲本对照上的取食与产卵行为。在自由选择寄主植株条件下,褐飞虱于转cry1Ab基因籼稻和转SCK基因杂交稻恢复系上的着虫比率、产卵选择性和产卵量与各自对照嘉早935和明恢86相比均无显著差异,但取食总痕数除B1外则均显著高于对照。在非自由选择寄主植株条件下,褐飞虱不论于转cry1Ab基因籼稻上还是于转SCK基因杂交稻恢复系上,其取食总痕数均显著多于各自对照,而取食24 h后排泄的蜜露则恰反之。综合可见,3个供试抗虫转     

转基因水稻及其杂交后代对稻纵卷叶螟的田间抗性检测

 用剥查法，研究了转cry1Ac+SCK基因水稻及其杂交后代对稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis）的大田抗性。结果显示，在自然生产条件下，转cry1Ac+SCK基因的两个株系MSA与MSB对稻纵卷叶螟具有极强的抗性。转cry1Ac+SCK基因稻的杂交后代21S/MSB与II-32A/MSB都获得了高抗稻纵卷叶螟性状。MSA、MSB、21S/MSB与II-32A/MSB上的稻纵卷叶螟数量、卷叶率、卷叶株率与带虫株率均极显著低于常规对照稻。     

转Bar基因水稻及草铵膦对褐飞虱取食和产卵行为的影响

【目的】研究抗除草剂转基因水稻及其相应的非选择性除草剂草铵膦对褐飞虱取食和产卵行为的影响,为转Bar基因水稻的生态安全性评价提供科学依据。【方法】以褐飞虱[Nilaparvata lugens （Stl）]为研究对象,以转Bar基因水稻Bar68-1、非转基因亲本对照水稻D68以及感虫对照水稻TN1为研究材料,并在转基因抗除草剂水稻上进行喷施0.5%草铵膦处理,对各处理褐飞虱的取食量、取食选择性和产卵选择性进行比较。【结果】褐飞虱在D68上的着虫率和取食量与TN1相比差异不显著,但产卵选择率显著低于TN1;褐飞虱在Bar68-1上的取食量、着虫率和产卵选择率与D68相比差异不显著;喷施0.5%草铵膦处理对褐飞虱取食量、取食选择性的影响与清水对照相比差异不显著,但对褐飞虱的产卵选择率、卵块数和卵粒总数有一定影响,均显著低于清水对照。【结论】抗除草剂转基因水稻Bar68-1对褐飞虱的取食和产卵行为没有影响。     

氮营养对褐飞虱在IR64稻株上取食和产卵行为的影响

研究了褐飞虱对不同含氮量的IR64稻株的取食和产卵选择性、寄主含氮量对褐飞虱种群选择性的影响以及在不同含氮量稻株上取食和产卵的空间分布.结果表明,无论褐飞虱饲养在高氮和低氮稻株上其雌成虫均显著偏爱在含氮量高的稻株上取食和产卵,而若虫对不同含氮量稻株的取食选择性无显著差异.随着稻株含氮量的下降褐飞虱取食和产卵的位置从叶鞘底部逐渐向上部转移,直至叶片中脉.在低氮稻株上若虫和成虫均偏向于较高的位置取食和产卵,而且不同的种群有明显差异.饲养在低氮稻株上的褐飞虱种群在低氮稻株上的取食频次最高,褐飞虱种群的取食频率与其前期饲养的寄主有关.     

转cry1Ab基因抗虫水稻的培育

采用农杆菌介导的遗传转化法,将cry1Ab基因导入优良三系恢复系明恢63,共获得了92个独立转化株,其中13株为单拷贝。通过发芽试验,获得了11个单拷贝转基因纯合系。ELISA检测结果表明:不同株系其Bt蛋白含量不一样,但杂种的Bt蛋白含量与其亲本一致。室内人工接虫试验及田间抗虫性试验初步表明:5个纯合株系表现高度抗性,且农艺性状与原品种没有显著差异。由此说明,所获得的这些单拷贝转基因株系可作为育种材料,用于抗虫水稻的培育。     

转cry2Ab4和vip3Aa11基因烟草对小地老虎杀虫效果研究

小地老虎严重危害农业生产,通过转基因技术提高作物对小地老虎的杀虫效果是一条切实可行的途径。cry2Ab4和vip3Aa11是从苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）中克隆到的两个杀虫基因。分别构建了pCS2Ab和pCSvip3A两种植物表达载体,利用农杆菌介导法转化烟草（Nicotiana tabacum L.）NC89,并得到32株和35株阳性转基因植株。通过对其进行RT-PCR分析、Western杂交分子检测证实两种外源基因在烟草植株中可以正常表达。人工饲喂初龄小地老虎幼虫,对两种转基因植株进行生物活性检测,结果显示饲喂转基因叶片的小地老虎幼虫死亡率在82%以上,抗虫能力比对照显著提高,转vip3A植株抗虫效果优于转cry2Ab植株。     

转cry1Ab抗虫水稻对褐飞虱取食及产卵选择行为的影响

通过室内试验研究了褐飞虱在转cry1Ab抗虫水稻(mf-MH3301-1)和非转基因水稻(MH3301)上的取食和产卵选择行为,并通过Y型嗅觉仪研究了褐飞虱对2种水稻的趋性反应.结果表明:转基因水稻mf-MH3301-1对褐飞虱成虫的取食选择行为有一定的影响,在接虫后2、4、8 h,雄成虫在Bt水稻上的着虫率显著低于对照MH3301,而雌成虫在接虫后4、8 h在Bt水稻上的着虫率显著低于对照MH3301.然而,Bt水稻对于褐飞虱的产卵选择性和趋性反应均无显著影响.     

转cry1Ab13基因玉米新种质的创制

【目的】构建包含抗鳞翅目害虫基因cry1Ab13的重组植物表达载体,并利用其创制对玉米螟Ostrinia furnacalis具有优良抗性的转基因玉米Zea may L.新种质。【方法】利用同源重组法将cry1Ab13基因连接到表达载体pCAMBIA3300-Bar上,获得以抗除草剂Bar基因为筛选标记的植物表达载体pCAMBIA3300-cry1Ab13-Bar。通过农杆菌介导法转化玉米自交系H99幼胚,对再生植株进行逐代除草剂筛选、PCR检测及T2代植株的Southern blotting检测、实时荧光定量PCR检测,并对转基因植株进行田间及室内抗虫性鉴定。【结果】构建了cry1Ab13基因的植物表达载体,转化玉米获得3株高抗玉米螟和1株抗玉米螟的T2代转基因植株。Southern blotting证明cry1Ab13基因已经整合到玉米基因组中,实时荧光定量PCR结果表明cry1Ab13基因已经在玉米植株内表达。抗虫性鉴定结果表明,与对照相比转基因植株对玉米螟的抗性显著提高。【结论】将cry1Ab13基因导入玉米并成功表达,显著提高了转基因玉米对玉米螟的抗性,为抗虫玉米新种质的创制奠定了基础。     

粳稻转基因恢复系的研究

利用基因枪转化法将抗除草剂的bar基因和抗二化螟的SCK(修饰后的CpTI)基因导入到优质粳稻恢复系超优一号中。经对转基因植株进行分子检测,表明外源基因已整合到水稻基因组中;经田间除草剂抗性检测和二化螟接种鉴定,表明转基因稳定株系直到T6仍表现高抗除草剂且没有分离,说明bar基因能稳定遗传并高效表达;转基因恢复系与非转基因恢复系相比,抗虫性有所提高,但提高程度在株系间有差异。经对转基因恢复系所配杂交组合进行除草剂检测和优势测定,表明转基因杂交稻也高抗除草剂,且F1全部正常结实,结实率达80%以上,并具很强的杂种优势,说明亲本抗性基因通过制种已转移到F1中并得到高效表达,同时说明外源基因的导入没有改变原受体的优良性状;经对部分转基因杂交稻进行纯度鉴定,表明秧田喷施除草剂后,本田的不育株率和杂株率明显降低,特别是两系杂交稻效果更明显。     

粳稻转基因恢复系的研究*

 利用基因枪转化法将抗除草剂的bar基因和抗二化螟的SCK（修饰后的CpTI）基因导入到优质粳稻恢复系超优一号中。经对转基因植株进行分子检测，表明外源基因已整合到水稻基因组中；经田间除草剂抗性检测和二化螟接种鉴定，表明转基因稳定株系直到T6仍表现高抗除草剂且没有分离，说明bar基因能稳定遗传并高效表达；转基因恢复系与非转基因恢复系相比，抗虫性有所提高，但提高程度在株系间有差异。经对转基因恢复系所配杂交组合进行除草剂检测和优势测定，表明转基因杂交稻也高抗除草剂，且F₁全部正常结实，结实率达80%以上，并具很强的杂种优势，说明亲本抗性基因通过制种已转移到F₁中并得到高效表达，同时说明外源基因的导入没有改变原受体的优良性状；经对部分转基因杂交稻进行纯度鉴定，表明秧田喷施除草剂后，本田的不育株率和杂株率明显降低，特别是两系杂交稻效果更明显。     

农杆菌介导法获得籼稻温敏核雄性不育系转Bt基因植株

通过农杆菌介导法将Bt融合型基因cry1Ab/cry1Ac导入籼稻温敏核雄性不育系03B198S和03B199S的愈伤组织,经过多轮潮霉素筛选,获得了一批独立转化体,同时,从每一个独立转化体至少再生出5株绿苗。经PCR、RT-PCR检测证实该Bt融合型基因已整合到部分受体基因组中,并表现出不同程度的表达。这些阳性转基因植株在异地异季低温条件下割蔸栽植,部分恢复可育,且表现出很强的抗螟虫性能。     

转Bt基因水稻生长期几种重要成分含量的变化研究

 对Bt水稻汕优63及其非转基因亲本汕优63不同生长期几种重要成分的含量进行了分析，以期为转Bt基因水稻的生态学和安全性评价提供基础代谢方面的依据。结果表明，在抽穗期，Bt水稻和非Bt水稻茎秆和叶片中大部分氨基酸的含量差异显著或极显著；在大部分生长期，Bt水稻和非Bt水稻氮、磷和硅的含量差异显著或极显著，但它们的变化趋势基本一致，氮和磷的含量在拔节期之后均呈下降趋势，而硅的含量则随水稻的生长发育呈上升趋势；在水稻生长前期，Bt水稻可溶性糖和还原糖的含量比非Bt水稻低，但在后期比非Bt水稻高，且差异均显著或极显著。     

转cry1Ab基因水稻对二化螟幼虫的致死和亚致死效应

测定了转cry1Ab基因水稻"克螟稻1号"对二化螟幼虫的致死和亚致死作用.结果表明,1龄、3龄、5龄幼虫持续取食"克螟稻1号"时,死亡率极高,5龄虽存活了较长时间,但不能正常化蛹.而当取食"克螟稻1号"一段时间后,改以亲本对照"秀水11"为食时,除在初期死亡较多外,死亡率不随时间而显著上升,能存活至下一龄期,部分还可化蛹,且幼虫总的历期与对照组差异不显著.幼虫取食一定时间的"克螟稻1号"后改食对照时,除1龄外,3龄和5龄幼虫经处理后所得的蛹均能羽化,其中3龄幼虫经处理后所得的成虫体重和体长与对照组差异不显著,而5龄幼虫经处理后所得的成虫体重和体长均显著低于对照组,但羽化率和产卵量并不显著低于对照组.     

Changes in bacterial community and abundance of functional genes in paddy soil with cry1Ab transgenic rice

A field experiment involving cry1Ab transgenic rice(GM) and its parental non-cry1Ab rice(M) has been on-going since 2014. The diversity of the bacterial communities and the abundance of the microbial functional genes which drive the conversion of nitrogen in paddy soil were analyzed during the growth period of rice in the fifth year of the experiment, using 16 S rRNAbased Illumina Mi Seq and real-time PCR on the amoA, nirS and nirK genes. The results showed no differences in the alpha diversity indexes of the bacterial communities, including Chao1, Shannon and Simpson, between the fields cultivated with line GM and cultivar M at any of the growth stages of rice. However, the bacterial communities in the paddy soil with line GM were separated from those of paddy soil with cultivar M at each of the growth stages of rice, based on the unweighted Uni Frac NMDS or PCoA. In addition, the analyses of ADONIS and ANOSIM, based on the unweighted Uni Frac distance, indicated that the above separations between line GM and cultivar M were statistically significant(P0.05) during the growth season of rice. The increases in the relative abundances of Acidobacteria or Bacteroidetes, in the paddy soils with line GM or cultivar M, respectively, led to the differences in the bacterial communities between them. At the same time, functional gene prediction based on Illumina Mi Seq data suggested that the abundance of many functional genes increased in the paddy soil with line GM at the maturity stage of rice, such as genes related to the metabolism of starch, amino acids and nitrogen. Otherwise, the copies of bacterial amo A gene, archaeal amo A gene and denitrifying bacterial nir K gene significantly increased(P0.05 or 0.01) in the paddy soil with line GM. In summary, the release of cry1Ab transgenic rice had effects on either the composition of bacterial communities or the abundance of microbial functional genes in the paddy soil.     

利用农杆菌介导法获得转cry2A抗虫基因水稻的研究

稻纵卷叶螟等鳞翅目害虫对cry2A＊编码的Bt毒性蛋白有明显的排斥效应,从而可达到抗虫的效果。本研究利用农杆菌介导法,将载有cry2A＊基因的pC-2A质粒转入受体水稻品种镇稻88基因组内,获得转基因植株。由于cry2A＊与抗Basta基因紧密连锁,通过Basta抗性筛选,进而得到转cry2A＊基因阳性株。PCR和AGE分析结果表明,外源基因cry2A＊已成功整合到镇稻88基因组内。田间试验结果显示转基因阳性植株有明显的抗虫效果。     

利用回交转育培育黄淮稻区抗虫转基因水稻新品系

利用黄淮稻区主栽品种圣稻13、圣稻15、镇稻88为受体亲本,选择以籼稻明恢63为背景的转基因抗虫材料TT51(cry1Ab/1Ac)、T2A-1(cry2A)、T1C-19(cry1C)和以粳稻中花11为背景的转基因抗虫材料RJ-5(cry1C)为供体,分别进行杂交和多代回交。每一世代后代单株,通过涂抹Basta抗性筛选,结合PCR鉴定跟踪抗虫目的基因以及田间抗虫性鉴定、农艺性状选择,培育出来源于TT51带有cry1Ab/1Ac基因的抗虫稳定株系3个,来源于T2A-1带有cry2A基因的稳定株系2个,来源于T1C-19带有cry1C基因的稳定株系3个,来源于RJ-5带有cry1C基因的抗虫稳定株系2个。这些株系于田间均表现出很好的抗虫性状和优质丰产性状,为黄淮稻区抗虫转基因水稻育种奠定了基础。     

Bt水稻对蜘蛛优势类群及其与猎物相关性的影响

以转cry1Ab/cry1Ac基因水稻汕优63（以下简称Bt水稻）为供试材料,亲本汕优63（非Bt水稻）为对照,在田间自然条件下研究了Bt水稻对稻田蜘蛛优势类群消长动态及其与猎物相关性的影响。结果表明,Bt和非Bt稻田中蜘蛛优势类群发生数量相对大小依次为：皿蛛〉狼蛛〉园蛛〉肖蛸。2种类型稻田中蜘蛛优势类群消长动态基本一致,早期狼蛛和肖蛸占优势,随后园蛛和皿蛛成为田间优势蜘蛛类群,但Bt水稻田各类优势蜘蛛数量都显著高于相应非Bt水稻田。2种类型稻田中蜘蛛优势类群与2类主要害虫稻飞虱和叶蝉消长动态相关性存在一定差异。其中,狼蛛与2类主要害虫消长动态相关性在非Bt水稻上达到显著或极显著水平;而在Bt水稻上相关性不显著;肖蛸与2类主要害虫消长动态相关性在2类型稻田中都不显著。     

The Influence of Transgenic crylAb/crylAc,crylC and cry2A Rice on Non- Target Planthoppers and Their Main Predators Under Field Conditions

Transgenic Bt rice has been shown to be an effective means of controlling Lepidoptera pests of rice. However, the potential roles of transgenic rice on planthoppers and their predators need to be investigated before its commercialization. Population density, species dominance and population dynamics are important parameters of arthropods populations in field. So the impacts of three transgenic Bt rice strains expressing cry1Ab/cry1Ac, cry1C and cry2A on population density, species dominance and population dynamics of three species of planthoppers (Nilaparvata lugens, Sogatella furcifera and Laodelphax striatellus) and their three main predators (Cyrtorhinus lividipennis, Pirata subpiraticus and Theridium octomaculatum) were evaluated at three sites in Hubei Province, China, in the current study. The results showed that among three species of planthoppers, both in transgenic and non-transgenic rice field, the predominant species of planthoppers within phytophagous guild was S. furcifera at any site either growing season (46–50%). Significantly higher population density of N. lugens was observed in T2A-1 field relative to Minghui 63 field at Wuxue in 2010. The species dominance of predator, P. subpiraticus, in TT51 field was significantly higher than that in T1C-19 and T2A-1 fields in 2009 at Xiaogan site. Sampling date significantly influenced six arthropods except for P. subpiraticus in 2010. The interaction between rice strain×sampling date had no significant adverse effects on the population dynamics of three species of planthoppers and their predators, except for several individual species in 2009. The interaction among rice strain×sampling date×sampling site also had no significant effect on six arthropods except for S. furcifera in 2009. The results indicated that transgenic Bt rice expressing cry1Ab/cry1Ac, cry2A and cry1C had no significant adverse effects on the population dynamics of three planthoppers and their predators in most investigated data and sampling site.     

几个转基因植株后代的遗传分析

对用农杆菌介导的遗传转化法获得的9个独立转化子进行了遗传分析。结果显示:除转基因植株R1Ab-8外,其他8个转基因植株都出现选择标记基因bar与目标基因cry1Ab进行共整合。单拷贝转基因植株中,除R1Ab-6植株外,其余4个转基因植株均表现3∶1的孟德尔式的遗传规律。双拷贝转基因植株R1Ab-3出现15∶1的分离比,说明两个拷贝的外源基因整合到受体基因组的不同染色体;双拷贝转基因植株R1Ab-7出现3∶1的分离规律,说明两个拷贝的外源基因整合到受体基因组的同一染色体。同时,还发现R0代表现抗性且出现孟德尔分离比的单拷贝转基因植株的纯合体的杂种F1代也能表现抗虫性,表明,利用转基因培育作物新品种时,应选择单拷贝、符合孟德尔遗传且表现目标性状的转基因植株作母本。