转cry1Ac基因抗虫玉米叶片残体降解对土壤动物群落结构的影响

为研究转cry1Ac基因抗虫玉米Bt-799老熟叶片降解过程中对土壤动物群落结构的影响,采用凋落物分解袋法,调查了Bt-799及其对应的非转基因对照郑58和当地主栽常规品种郑单958共3个品种(系)玉米田自然条件下的土壤动物群落组成、类群丰富度和个体数,比较分析了土壤动物群落各特征参数。结果显示,共采集土壤动物42 540头,隶属6纲11目,其中Bt-799田7 481头,隶属4纲8目,郑58田8 994头,隶属5纲8目,郑单958田26 062头,隶属6纲8目,3个品种(系)在土壤动物群落组成上除少数稀有类群存在差异外,其优势类群均为蜱螨目和弹尾纲。Bt-799及其对照郑58的田间土壤动物类群丰富度、多度、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数、ShannonWiener多样性指数分别是3.49、138.54、0.50、0.33、0.76和3.30、166.56、0.46、0.29、0.73,均无显著差异,郑单958田间土壤动物群落各特征参数则分别是2.67、489.46、0.47、0.30、0.68,与Bt-799及其对照郑58相比只有类群丰富度和多度存在显著差异,其它特征参数均无显著差异。初步判定转基因玉米Bt-799叶片残体降解不会对土壤动物群落结构造成影响。     

转EPSPS基因抗除草剂玉米‘CC-2’对土壤动物群落的短期影响

综合利用手捡法、干漏斗法和巴氏罐诱捕法3种方法,以群落组成、物种丰富度、个体数、多样性指数、均匀度指数和优势度指数为参数,系统研究转EPSPS基因抗除草剂玉米‘CC-2’种植对土壤动物群落的短期影响。结果表明,无论是喷施除草剂处理还是不喷施除草剂处理,转基因玉米‘CC-2’较之对应的非转基因对照‘郑58’,在土壤动物群落组成及群落结构参数等方面均无显著差异。可初步认定,转EPSPS基因抗除草剂玉米‘CC-2’对土壤动物群落无不利影响。     

半干旱区草地土壤动物多样性的季节变化及其与温湿度的关系

在中国科学院奈曼沙漠化研究站附近选择不同程度封育草地为研究样地,通过调查不同季节降雨、温度、土壤温度和水分以及土壤动物特征,分析了土壤动物季节变化及其对降雨和温度的响应特征。结果表明:研究样地共获得土壤动物11目13个类群,螨类和鞘翅目幼虫为优势类群,存在于3个季节中;常见类群随季节变化发生更替。夏季大型土壤动物个体数多,种类丰富,多样性较高,而春季和秋季均较低。中小型土壤动物密度表现为春季>夏季>秋季,Shannon指数和均匀度指数表现为夏季较高,而春季和秋季均较低。相关分析表明,土壤含水量季节变化是影响大型土壤动物群落个体数季节分布的主要因素,而中小型土壤动物个体数、类群数、Shannon指数和均匀度指数与土壤含水量和温度间均无显著相关关系(P>0.05)。说明夏季"雨热同季"对大型土壤动物多样性影响较大,而对中小型土壤动物多样性影响相对较小。     

洛川苹果园冬季大型土壤动物群落多样性

研究苹果园冬季大型土壤动物的分布及其群落结构特征,以指导果园健康及其害虫的生态调控。2010年11月,选取延安洛川县苹果示范园、常规园两种样地,采用五点法采样、手拣法分离土壤动物。共采集土壤动物67只,隶属3门5纲7目,鞘翅目、膜翅目、双翅目、咀刺目为苹果园的优势类群。洛川苹果园冬季大型土壤动物呈多样性分布,优势类群和常见类群构成了洛川苹果园冬季大型土壤动物的基本成分。土壤动物群落多样性随土层深度的增加而递减,呈表聚性。示范园土壤动物群落多样性指数、群落类群数和个体数均大于常规园,而均匀性指数小于常规园;常规园的丰富度指数和优势度集中指数略低于示范园。由此可知,示范苹果园生态系统具有较高的生物多样性和稳定性。     

松嫩草地碱蒿生境中小型土壤动物群落动态特征

通过连续5个月对松嫩草地碱蒿生境中小型土壤动物群落的调查研究,结果表明,各月优势类群均属于蛛形纲的螨类。优势类群多度为6月5月9月8月7月。常见类群多度变化趋势与优势类群相反。中小型土壤动物类群数和个体数随月份变化趋势不同,类群数7月6月9月8月5月,个体数6月9月7月8月5月。主要类群中蛛形纲和昆虫纲的密度变化动态基本一致,呈上升-下降-上升的趋势;其他纲密度呈先降后升的变化趋势。土壤动物的分布具有表聚性,8月和9月类群数出现20~30cm10~20cm的现象,7月和9月个体数出现20~30cm10~20cm的现象。7月中小型土壤动物群落Shannon-Wiener多样性指数(H)、Pieluo均匀性指数(E)和Menhinick丰富度指数(D)最大,6月和8月H指数和E指数相对较低,Simpson优势度指数(C)与H指数的变化趋势相反。各月份中小型土壤动物群落相似性指数均小于0.50。研究结果表明碱蒿生境中小型土壤动物群落的动态变化较明显。     

转基因抗虫玉米环境安全性及我国应用前景

转基因抗虫玉米在生产上应用对于促进玉米增产、保障国家粮食安全具有巨大潜力。种植转基因玉米的环境安全性是公众对于应用这一生物技术产品最为关心的问题。本文从基因漂移、对玉米田节肢动物多样性的影响、靶标害虫的抗性及其治理策略和转基因抗虫玉米研发应用现状及其经济效益等方面对转基因抗虫玉米的生态影响研究进行了回顾,分析了种植转基因抗虫玉米的潜在生态风险,展望了我国转基因抗虫玉米的应用前景。     

松嫩平原耕作草甸区中小型土壤动物群落特征

笔者于2009年,对松嫩平原耕作草甸区中小型土壤动物进行了调查。结果表明:中小型土壤动物个体数量和类群数量具有极显著的相关性(r=0.894,P﹤0.05)。中小型土壤动物的个体数量和类群数量水平方向变化趋势基本是从呼兰向嫩江递减,即从低纬度向高纬度递减。Sorenson相似性系数表明各样地之间的相似程度都比较高,几乎都在极相似以上。中小型土壤动物个体数量、类群数量与有机质呈极显著正相关(r_(0.01)=0.936,r_(0.01)=0.912),与地温呈显著正相关(r_(0.05)=0.910,r_(0.05)=0.943)。CCA排序分析表明,弹尾目与地温值和全磷相关性显著,真螨目与pH值相关性显著,寄螨目与速钾相关性显著。DG指数变化趋势是从呼兰到嫩江递减。螨类和弹尾类比值大于1(A/C=1.58),表明该区域土壤生态系统不健康,土壤动物群落不稳定。笔者认为,与多样性指数相比,DG指数更适合测定种类繁多、组成复杂的土壤动物群落。     

转Cry1Ab/Ac基因水稻对稻田底栖动物群落的生态安全性

为探究转Bt基因抗虫水稻对稻田水生生物的安全性,以转Cry1Ab/Ac基因抗虫水稻华恢1号(HH1)为材料,其非转基因水稻亲本明恢63(MH63)为对照,以底栖动物群落为指示生物,运用群落学方法研究了湖南湘潭转Bt水稻对稻田底栖动物群落的影响。结果显示,2012年在HH1与MH63稻田中,分别采集到底栖动物37种和38种,二者共有物种31种,群落物种相似度为0.8267,优势种相似度为0.8235;2013年在HH1与MH63稻田中分别采集到底栖动物40种和41种,二者共有物种33种,群落物种相似度为0.8148,优势种相似度为0.9231;2012与2013年在HH1与MH63稻田生境中,物种丰富度、个体数量、群落多样性指数、均匀性指数与优势集中性指数的时间动态趋势一致,且均无显著差异。研究表明,连续2年稻田种植转Cry1Ab/Ac基因抗虫水稻HH1,在群落水平上对湖南湘潭地区稻田底栖动物无显著影响。     

乌鲁木齐南部山区中小型土壤动物群落特征及多样性研究

采用常规野外采样方法对乌鲁木齐南部山区六种不同生境中小型土壤动物群落结构及其特征进行调查分析,并运用多样性、优势度、丰富度、均匀度和相似性等分析生物多样性变化。结果表明:在三个不同季节在研究区共捕获中小型土壤动物24197只,隶属于5门13纲24目。其中真螨目(45.71%)和弹尾目(41.59%)为优势类群,寄螨目为常见类群(9.25%),优势类群和常见类群共占总数量的96.55%。其余的21类均为稀有类群,只占总捕获量的3.45%。不同生境中小型土壤动物个体数和类群数组成有明显的差异(p<0.05),水平分布表现为针叶林>山地灌木林>山地耕地>阔叶林>山地草地>居民地。多样性指数顺序为居民地>山地草地>山地灌木林>山地耕地>针叶林>阔叶林;个体数的季节动态变化为秋季>冬季>夏季;垂直分布具有明显的表聚性,即表层>中层>下层。     

新疆艾比湖流域平原区不同生境中小型土壤动物群落多样性与相似性

2012年4、7、9和11月中旬分别对艾比湖流域平原区的灌木林、盐碱地、草地、胡杨林、枸杞园、防护林及农田7种生境下中小型土壤动物群落多样性进行了取样调查.结果表明:获得中小型土壤动物共18971只,隶属于3门12纲29目(30类).不同生境中小型土壤动物群落多样性指标之间差异显著(p＜0.05),其中:Shannon-Wiener多样性指数(H)依次为胡杨林＞草地＞盐碱地＞农田＞枸杞园＞灌木林＞防护林;Margalef(M)丰富度指数依次为防护林＞胡杨林＞枸杞园＞农田＞草地＞灌木林＞盐碱地;Simpson优势度指数(C)依次为防护林＞灌木林＞草地＞农田＞枸杞园＞胡杨林＞盐碱地.不同生境中小型土壤动物群落的Jaccard相似性主要为中等相似(处于0.50 ～0.75).群落欧氏聚类和MDS排序分析结果表现为以灌木林、盐碱地及胡杨林为一组的自然荒漠环境类型、以农田和枸杞园为一组的耕作干扰环境类型、草地环境类型和防护林环境类型.研究结果表明,微环境植被类型、土壤环境条件和人为干扰差异是影响该流域中小型土壤动物群落多样性和相似性变化的主要因素.     

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。     

转基因抗虫玉米对节肢动物多样性影响研究进展

随着基因工程技术的发展,越来越多的转基因抗虫作物进入商业化应用,为农业生产带来诸多惠益的同时,对农田生态环境安全也可能存在潜在的风险,特别是抗虫作物对农田节肢动物多样性的影响一直是研究热点。本文通过对靶标生物和非靶标生物影响研究方法及已有研究结果的总结分析,分析了节肢动物多样性研究方法的局限性,提出了可行性建议,以期为我国抗虫玉米环境安全评价研究提供参考。     

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.     

中国转基因抗虫玉米的商业化策略

玉米是全球播种面积最大的粮食作物,事关世界粮食安全。鳞翅目和鞘翅目害虫是影响玉米产量和品质的重要因素,长期以来多数国家采取以喷施化学农药为主的防控策略,但存在较高的使用成本和环境风险等问题。作为新一代的害虫防控技术,转基因抗虫玉米于1996年开始在美国商业化种植,并迅速推广到巴西等主要玉米生产国家,成为防控草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda和欧洲玉米螟Ostrinia nubilalis等重大害虫的核心技术。该文综述了全球转基因抗虫玉米商业化的历史和防控害虫的作用,分析了美国对欧洲玉米螟和草地贪夜蛾等靶标害虫抗性治理的成功经验以及巴西等南美国家草地贪夜蛾对多种转基因抗虫玉米产生抗性的成因与教训。基于中国转基因抗虫玉米转化事件的研发现状、玉米生产模式、玉米害虫的区域发生特点和迁飞生物学等特性,提出在南方和西南山地丘陵玉米区种植包含Vip3A的多基因叠加抗虫玉米从源头防控草地贪夜蛾,在黄淮海夏玉米区种植包含Cry2A的多基因叠加抗虫玉米从源头防控棉铃虫Helicoverpa armigera,在北方春玉米区种植包含Cry1A的多基因叠加抗虫玉米从源头防控亚洲玉米螟Ostr...     

High‐throughput sequencing reveals bacterial community composition in the rhizosphere of the invasive plant Flaveria bidentis

Bacteria are important soil components as both decomposers and plant symbionts and play a major role in plant–microbe interaction processes. However, little is known about the diversity of bacterial communities in the rhizosphere of the invasive plant Flaveria bidentis. In this study, we used high‐throughput sequencing to investigate bacterial communities in the rhizosphere of F. bidentis, compared with those of native crop maize and control plant Setaria viridis. We obtained >70 000 analysis reads from the three samples and used bioinformatics and multivariate statistics to analyse the results. An analysis of indicators showed that F. bidentis samples had lower richness but higher diversity than maize and S. viridis samples. Operational taxonomic unit (OTU)‐based bioinformatics and statistical analysis also demonstrated that F. bidentis significantly altered the bacterial rhizosphere community. Higher abundance of Actinobacteria and lower abundance of Firmicutes were observed in F. bidentis rhizosphere than those of maize and S. viridis. Redundancy analysis (RDA) revealed the correlations between soil bacteria communities, soil nutrients and the abundance of bacterial groups. Our results provide a starting point for investigations of the effects of F. bidentis on soil bacterial diversity and a theoretical basis for the microecological mechanism of F. bidentis invasion.     

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。     

The selective feeding of cotton bollworms (Helicoverpa armigera) on transgenic and non-transgenic cotton leaves from consecutive cultivation fields

Abstract

The aim of this study was to determine whether target-insects selectively feed on transgenic or non-transgenic crops after consecutive cultivation in fields. We sampled leaves from insect-resistant single-transgenic cotton (expressing Cry1Ac gene), pyramided-transgenic (expressing Cry1Ac and CPTI genes) and conventional cotton that were consecutively cultivated for three years in a field. Cotton bollworm (Helicoverpa armigera) collected from the cotton field was reared and its next-generation larvae were fed the three types of cotton leaves in a laboratory. The leaf area damaged by the cotton bollworm larvae was not significantly different among single-transgenic, pyramided transgenic and conventional cotton leaves. There was no significant difference found in the leaf damage among the combination groups of the three cotton types. The survival rate of the bollworms was comparable among the combination groups. The results demonstrated that the cotton bollworms did not selectively feed on transgenic or non-transgenic cotton leaves after consecutive cultivation, which may be due to the resistance evolution of the target-insects and decreased Bt content in transgenic cotton leaves.     

Biolog-Eco方法检测转cry1Ab粳稻对褐飞虱肠道微生物多样性的影响

利用Biolog-Eco方法对以抗虫转cry1Ab基因粳稻(KMD1/KMD2)及其对照(秀水11)为食的褐飞虱肠道微生物群落多样性进行比较研究,以评价其对该飞虱肠道微生物多样性的影响.室内试验结果表明,褐飞虱以KMD1或KMD2为食持续1、3、5代后,其肠道微生物多样性指数(包括Shannon、Simpson和McIntosh指数)与对照无明显差异,但以KMD1为食时,其微生物群落的平均颜色变化率(AWCD)明显高于KMD2和对照.田间调查结果与室内试验基本相似.综合分析认为,KMD1和KMD2对其非靶标害虫褐飞虱肠道微生物群落多样性无明显的负面影响.