转Bt基因抗虫棉抗虫性遗传研究

以转 Bt基因抗虫棉 R55为材料 ,利用ELISA( Enzyme-linked Immunosorbent Assay)检测方法 ,通过对不同亲本与抗虫亲本 R55杂交F1～ F5、BC1、BC2 世代材料 Bt晶体杀虫蛋白的定性、定量测定 ,结合大田自然感虫条件下的抗棉铃虫鉴定 ,研究了转 Bt基因抗虫棉 Bt基因的遗传规律。结果表明 :F1均表现阳性 ,F2 阳、阴性株符合 3∶ 1的分离比例 ,回交 BC1阳、阴性株呈现 1∶ 1的分离比例 ,说明 Bt基因的遗传基本符合显性主基因遗传规律。但 Bt基因的遗传又有其特殊性 ,表现在亲本的遗传背景对 Bt基因的表达有着较大影响 ,不同亲本与抗虫亲本杂交 F1代 Bt晶体蛋白的表达量存在较大差异 ;杂交方式对 Bt基因的表达亦有一定影响 ;不加选择的连续回交 ,有可能使 Bt基因“丢失”。未发现 Bt基因的表达随世代的递增、农艺和经济性状的改进而降低的趋势 ,Bt基因可以稳定遗传     

如何正确认识抗虫棉的抗虫性

当前，转Bt基因抗虫棉已在生产上得到广泛的推广与应用。抗虫棉依靠自身对棉铃虫的有效抗杀作用，使棉区棉铃虫的发生显著减轻，因此，部分棉农误认为抗虫棉就是无虫棉，放松了防治。但是，某些年份各地却普遍反映二代棉铃虫发生危害严重，有些棉农和种子经营户还因此得出了“抗虫棉不抗虫”的结论。究竟如何正确认识抗虫棉的抗虫性，笔者就此谈谈个人见解。     

转Bt+Sck基因双价抗虫棉的抗虫性及遗传分析

对通过花粉管通道注射获得的转Bt Sck双价基因抗虫棉纯系312-5T2和332-2T2进行了生物抗虫性测定,转基因纯系对棉铃虫的抗性显著高于非抗虫对照苏棉16和抗虫对照品种sGK321,与抗虫对照R19抗虫性相当.遗传分析表明,转Bt Sck双价基因抗虫棉的抗性基因符合一对显性基因的分离规律.对转Bt Sck双价基因抗虫棉与R19及sGK321的杂交F1进行了抗虫性测定,所有的F1植株都表现出与转Bt Sck基因纯系亲本一致的抗虫性.转Bt Sck双价基因抗虫棉纯系312-5T2和332-2T2等位性测验证明:312-5T2与R19、sGK321的抗虫基因整合位点不连锁,表现为15∶1的自由组合比例;而332-2T2与R19中抗虫基因的整合位点表现连锁,与sGK321的抗虫基因表现自由组合.这为培育新的双价抗虫棉品种(系)提供了优良的育种材料.     

转Cry1Ab基因水稻种质杂交后代的标记辅助选择及抗虫性评价

以转Cry1Mb基因的水稻株系TS．9(后命名为克螟稻)为种质,与优良亲本杂交,在分离世代,通过与目标基因紧密连锁的潮霉素抗性作为筛选标记,结合田间农艺性状选择,获得目标基因位点纯合的新品系。Cry1Mb蛋白含量检测结果表明大多数新品系携带的靶基因在经杂交重组、自交纯合后保留了原亲本高效表达的特性。抗虫鉴定结果表明,对二化螟(Chilo suppressalis)、稻纵卷叶螟等(Cnapha locrocis medinalis)鳞翅目害虫表现高抗性能,同时,在株高、生育期、产量构成因子等重要农艺性状上也有显著改良。从而,对转基因水稻种质的育种利用途径和选择方法作了有益探索。     

植物细胞质雄性不育相关基因及其分子标记研究

植物细胞质雄性不育(plant cytoplasmic male sterility,CMS)在自然界中普遍存在,它是植物在有性繁殖过程中产生非正常花粉、花药或者雄配子体而形成的一种可以遗传给后代的现象,近年来在生产实践中发挥了巨大作用,逐渐成为研究热点。随着分子生物学技术的不断发展,越来越多的技术手段被应用到研究CMS中。前人研究结果已证实CMS和线粒体有关。现今已分离到了与CMS相关的基因或片段,并开发出了与不育性状和恢复基因连锁的分子标记。本文就上述研究的相关进展进行概括论述。     

转双价基因抗虫棉对棉铃虫的抗虫性及时空动态

室内研究了转双价基因(CryIAc+CpTI)抗虫棉6种不同组织器官对棉铃虫不同龄期幼虫的抗虫性及时空动态、对棉铃虫幼虫生长发育及营养效应的影响。结果表明,除棉叶外,转双价基因抗虫棉的棉蕾、棉苞叶、花蕊、花瓣和棉铃的抗虫性均好于转单价基因抗虫棉,特别是对高龄幼虫的抗虫性增强;棉叶的抗虫性呈明显的时空动态,而上述其它组织器官抗虫性较为稳定。取食转双价基因抗虫棉后,棉铃虫幼虫的体重和蛹重明显降低,幼虫和蛹的历期延长,化蛹率和羽化率明显降低,成虫寿命缩短;幼虫的相对取食速率和近似消化率明显降低,相对代谢速率明显升高。     

转基因抗虫棉Bt基因与npt Ⅱ基因的遗传与表达

采用花粉管通道法将含有Bt杀虫基因的pG4AB质粒导入受体棉花中23中,通过卡那霉素筛选,Bt免疫检测条检测,PCR扩增对转基因抗虫棉的各个自交世代进行跟踪研究。结果表明,具有卡那霉素抗性的单株能扩增出鼠基因,而且均有Bt杀虫蛋白表达。Bt基因与nptⅡ基因均整合进了棉花基因组中,相互之间紧密连锁遗传,均稳定表达,因此报告基因nptⅡ可用于研究成基因的遗传情况。     

转基因抗虫棉Bt基因的遗传连锁分析

对中美两国所获得的转基因抗虫棉品种GK— 1 2、新棉 33B分别进行了 Bt基因的连锁测验。分析表明两个品种的试验结果相似 ,Bt基因未整合在棉花第 I、II、III、IV、V、VI、VII、IX、X、XI、XII、XIII、XVII连锁群及 cu、pg、gl1等基因所涉及的染色体上。阐明了 Bt基因染色体图谱定位的复杂性 ,并提出以原位杂交技术实现 Bt基因在棉花染色体组上的物理标图     

农户应用转Bt基因抗虫棉效果分析

对河北省6个县245个农户两年的问卷调查材料为依据,对应用转Bt基因抗虫棉和非抗虫棉品种的效果以及不同基因来源、不同代数的转Bt基因抗虫棉品种的成本和收益进行了分析比较。结果表明,在调查所涉及的2002和2003年度,转Bt基因抗虫棉品种的产量、农药成本、总成本和收益都比非抗虫棉品种高。转Bt基因抗虫棉1代种子比转Bt基因抗虫棉2代和3代种子产量高,但是两者收益之间的差异在两个年度有不同的趋势。     

农户种植转Bt基因抗虫棉效益分析

对河北省6个县245个农户两年的问卷调查材料为依据,对种植转Bt基因抗虫棉和非抗虫棉品种的效果以及不同基因来源、不同代数的转Bt基因抗虫棉品种的成本和收益进行了分析比较。结果表明,在调查所涉及的2002和2003年度,转Bt基因抗虫棉品种的产量、农药成本、总成本和收益都比非抗虫棉品种高。转Bt基因抗虫棉1代种子比转Bt基因抗虫棉2代和3代种子产量高,但是两者收益之间的差异在两个年度有不同的趋势。     

回交次数对转Bt基因抗虫棉抗性及经济性状的影响

以中国转Bt(Bacillusthuringiensis)基因棉GK3和美国转Bt基因棉33B为非轮回亲本,非抗虫品种中棉所17和中棉所19为轮回亲本,培育了两套回交世代材料。研究了回交材料各世代Bt基因棉杀虫蛋白含量和抗虫效果,以及回交次数与主要经济性状、Bt杀虫蛋白含量之间的关系。结果表明:杀虫蛋白含量随转Bt基因棉回交次数的增加,呈现下降趋势,两套材料表现较一致。以GK3为亲本的回交世代材料中,回交2次时,Bt杀虫蛋白含量下降到GK3的1/5～1/4,降低达显著水平。各世代室内生测抗虫效果,与Bt杀虫蛋白含量呈高度一致。回交次数与Bt杀虫蛋白含量、子、皮棉产量、单株铃数呈负相关,并达显著或极显著水平,与铃重、衣分呈正相关。选用的亲本材料纤维品质较一致,在回交各世代中,差异不明显。综合分析表明,在本文研究的回交材料中,回交次数少效果比较理想,主要性状已基本达到育种要求,回交次数多,虽然某些经济性状有所改善,但抗虫性已明显降低。     

陆地棉多标记基因系SSR分析

对陆地棉品种T582和T586两个多标记基因系及其杂交后代F1进行了SSR分析。结果表明,从50对SSR引物中筛选出6对引物具有多态性,占总引物数的12%。SSR序列位点多数呈共显性标记,少数为显性标记。SSR序列的扩增与两端设计引物有很大关系。     

2005-2020年转Bt基因棉花抗虫性变化及其与产量性状的相关性分析

为了给转Bt基因棉花在科研和生产上多世代可持续利用提供依据,以转Bt基因棉花品种银山8号为试验材料,从2005年开始,连续16年进行跟踪研究。结果表明,随种植世代的增加,生物测定银山8号第2～4代棉铃虫幼虫校正死亡率、铃期叶片和铃期小铃杀虫蛋白表达量均有不同程度的线性上升趋势,同时皮棉产量线性回归也呈增长趋势;苗期叶片、蕾期叶片和蕾期小蕾杀虫蛋白表达量呈线性下降趋势。相关性分析表明,抗虫棉的抗虫性与皮棉产量间均呈正相关,株铃数和衣分是构成皮棉产量的重要因子,与皮棉产量的相关性分别达到极显著和显著水平。外源Bt基因转入棉花后能稳定遗传给后代,通过卡那霉素鉴定和系统选择可以持续保持转Bt基因棉花多世代的抗虫性,甚至通过提纯复壮逐年优选,可实现转Bt基因抗虫棉特定生育时期或部分棉花器官抗虫性的提高。     

转Bt基因抗虫棉对棉蚜消化酶的风险评价

棉蚜是转Bt基因抗虫棉(简称Bt棉)上的非目标害虫,也是Bt棉上危害较严重的害虫之一。用酶标仪在室内测定了取食Bt棉GK12不同世代棉蚜中肠消化酶系的活力和比活力,包括蛋白酶、蔗糖酶、海藻糖酶和淀粉酶,并与取食亲本常规棉泗棉3号的棉蚜比较,以研究Bt棉对棉蚜中肠消化酶的短期影响和长期效应。结果发现,取食Bt棉1代、2代、3代和60代以上的棉蚜,与取食常规棉棉蚜的这4种消化酶的活力和比活力之间均无显著差异,在Bt棉上取食不同世代棉蚜的消化酶活力也无显著差异。表明无论从短期影响还是长期效应来看,Bt棉对棉蚜的中肠消化酶系均无显著影响。     

转基因抗虫棉产量相关性状QTL的分子标记及定位

 采用亚洲棉渐渗的纤维强度突出的陆地棉优质新品系0-153与陆地棉转基因抗虫新品系sGK9708为亲本,构建了F₂及F_2∶3分离群体。利用3869对SSR引物筛选亲本,得到125对多态性引物。进一步对183个F₂群体单株分析得到150个多态性标记位点,其中100个标记位点连锁,构建20个连锁群,共覆盖660 cM,占棉花总基因组的14.67%,每个连锁群平均包含5个标记位点,标记间平均相距6.6 cM,其中13个连锁群确定了对应的染色体。利用F₂和F_2:3数据,通过复合区间作图,共检测到28个产量及相关因素的QTLs。这些控制产量性状的QTLs只存在于5个连锁群上,成簇分布。与皮棉产量性状有关的2个QTLs,均与其它多个产量相关性状的QTLs在同一个连锁区段内,增效基因遗传效应方向一致,有必要研究其在标记辅助选择中的效果。本研究没有检测到在多世代表现稳定的QTL。因此,需要培育重组自交系,进一步明确产量性状有关QTL的遗传效应。     

害虫对转Bt基因抗虫棉的抗性及对策

本文在分析棉铃虫对Bt基因抗虫棉产生抗性的基础上,重点分析探讨了延缓害虫对转Bt基因抗虫棉产生抗性和延长转基因抗虫棉使用寿命的技术措施和对策。     

外源Bt基因对棉花产量性状及抗虫性的影响

本文在介绍转基因抗虫棉研究现状的基础上，综述了外源Ｂｔ基因对棉花产量性状及抗虫性影响的研究进展；并指出了Ｂｔ抗虫棉当前存在的几个问题，提出了提高转基因抗虫棉抗虫性和使用寿命的几种方法。     

基因枪法转Bt/GNA基因超甜玉米植株的获得及抗虫性鉴定

以超甜玉米自交系S1幼胚诱导的愈伤组织为受体材料,利用基因枪法共转化Bt和GNA基因,获得了128株再生植株,移栽成活31株,其中26株可育.经PCR检测外源基因整合进玉米基因组中,含Bt基因11株,其中有5株能扩增出GNA基因.Southern杂交证明,目的基因已经整合在玉米基因组中.对9株转基因T1代植株叶片室内接虫抗性鉴定,结果显示,5株转基因植株叶片饲喂6 d后明显抑制玉米螟幼虫的发育,幼虫体重增加较少,幼虫死亡率高,表现较强的抗性.     

芸芥抗菌核病相关基因的分子标记

芸芥属于十字花科芝麻菜属植物,在中国分布广泛.长期以来,国内外学者从植物学特征、经济性状和抗逆性等方面对芸芥品种资源进行了研究工作[1~4];李方球研究了芸芥的抗油菜菌核病[5],但从分子水平上的研究还较少.目前,转基因技术和分子标记辅助选择为高效育种展示了广阔的前景.但应用这2项技术的前提是必须首先获得优良基因克隆或优良基因紧密连锁的分子标记.本文利用RAPD技术,通过对芸芥抗病相关基因的遗传分析和分子标记,阐明其抗病相关基因的遗传,并提供可利用的分子标记,以便为芸芥抗菌核病种质鉴定和芸芥抗菌核病的分子标记辅助选择提供准确快速的鉴定方法.     

土壤胁迫与温度对转Bt基因棉抗虫性的影响

土壤水分过多和过少均不利于转 Bt基因棉杀虫蛋白的表达 ,土壤涝渍可造成转 Bt基因棉抗虫性的显著下降 ,而土壤干旱的影响则相对较小。低温 ( 1 8℃ )不仅可明显降低转 Bt基因棉抗虫基因的表达活性 ,亦可明显降低已表达于棉株中的杀虫蛋白的抗虫活性。高温 ( 3 8℃ )亦可降低转 Bt基因棉抗虫基因的表达活性 ,但较低温的影响则相对较小 ;高温下已表达于棉株中的杀虫蛋白对低龄棉铃虫幼虫的抗虫活性明显增强。因此 ,应加强转 Bt基因棉田的水肥管理 ,保证转 Bt基因棉抗虫性的高效表达 ,重视各种异常天气后转 Bt基因棉田间的虫量监测 ,适时进行防治