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。     

转基因抗虫耐除草剂复合性状玉米‘双抗12-5’对亚洲玉米螟的抗性及对草甘膦的耐受性研究

通过田间接虫、室内生测以及田间植株喷施草甘膦试验,在吉林省公主岭市综合评价了转cry1Ab/cry2Aj和G10evo-epsps基因抗虫耐除草剂复合性状玉米‘双抗12-5’对亚洲玉米螟[Ostrinia furnacalis(Guenée)]的抗性以及对草甘膦的耐受性,为‘双抗12-5’在吉林省产业化应用提供基础科学数据。结果表明,与非转基因对照‘郑单958’相比,‘双抗12-5’全生育期对亚洲玉米螟都具有良好的抗性,达到高抗水平;取食‘双抗12-5’心叶、雄穗及花丝等组织7d后的亚洲玉米螟幼虫存活率为4%~12%,而取食‘郑单958’各个组织的亚洲玉米螟幼虫存活率均高于96%。‘双抗12-5’在喷施推荐剂量(1 230g/hm2)及在2倍推荐剂量(2 460g/hm2)草甘膦情况下,4周内均生长正常,受害率为0;对照‘郑单958’植株第一周即表现出明显的药害症状,逐渐枯萎死亡,受害率达到100%。综上所述,‘双抗12-5’在吉林省表现出良好的抗虫性和除草剂耐受性。     

转cry1Ab/cry2Aj、cry1Ab/vip3DA玉米对棉铃虫、甜菜夜蛾和斜纹夜蛾的抗虫性评价

为评估转cry1Ab/cry2Aj、cry1Ab/vip3DA玉米对棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)、甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)和斜纹夜蛾Prodenia litura(Fabricius)的抗虫性,在室内测定了3个转cry1Ab/cry2Aj玉米品系和1个转cry1Ab/vip3DA玉米品系对3种害虫幼虫存活和生长发育的影响,研究了该系列Bt玉米不同组织器官对害虫的杀虫活性和控制效果。结果显示,棉铃虫初孵幼虫取食各品系Bt玉米叶片96h后死亡率为87.50%~90.00%,取食花丝和雌穗的幼虫96h后几乎全部死亡;甜菜夜蛾初孵幼虫取食各品系Bt玉米叶片、花丝和雌穗168h后死亡率为22.50%~68.33%,幼虫的生长发育受到明显抑制,体重抑制率达85.00%~95.00%;斜纹夜蛾初孵幼虫取食各品系Bt玉米叶片、花丝和雌穗96 h后死亡率显著高于非转基因亲本对照,168h后幼虫死亡率达90.00%以上。研究表明,转cry1Ab/cry2Aj和cry1Ab/vip3DA玉米品系对棉铃虫和斜纹夜蛾的初孵幼虫表现出较好的抗性,可以作为转多基因抗虫玉米育种的备选材料。     

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cry1C和cry2A不同抗虫基因水稻品种对非靶标害虫灰飞虱生物学特性的影响

为明确转cry1C和cry2A不同抗虫基因水稻品种对非靶标害虫灰飞虱生物学特性的影响,在室内恒温25 ℃条件下观察转cry1C和cry2A不同抗虫基因水稻品种对非靶标害虫灰飞虱寄主选择行为的影响,以及个体发育与种群发展情况,记录并分析各虫态的发育历期、存活率及实验种群生命表参数。结果表明,灰飞虱对转cry2A、cry1C基因水稻和对照亲本水稻‘明恢63’的定向选择栖息率反正弦转换值分别为27.5、28.5、26.5,差异不显著。灰飞虱对3种供试水稻品种的喜好程度基本一致,但在转cry1C基因水稻上的平均取食刺痕数508.3个/d显著高于转cry2A基因水稻（288.5个/d）和亲本水稻‘明恢63’（297个/d）。灰飞虱在两个转基因抗虫水稻上的若虫全历期、卵孵化率、各虫态存活率和成虫羽化率与对照亲本水稻相比均差异不显著。灰飞虱在转cry2A、cry1C基因水稻和对照亲本水稻‘明恢63’上的初羽化成虫鲜重分别为0.731、0.744 mg和0.821 mg,差异不显著。上述结果表明,转不同Bt抗虫基因水稻对非靶标害虫灰飞虱个体发育及种群生命参数影响不大,与对照亲本水稻相比较在统计学上差异不显著。     

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。     

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。     

转Bt基因玉米(瑞丰125、DBN9936、DBN9978)对亚洲玉米螟的抗虫效果研究

评价转Bt基因玉米对靶标生物亚洲玉米螟的杀虫作用是转基因玉米研发的重要一环。本文采用室内生测法对3种转Bt基因抗虫玉米‘瑞丰125’(表达Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白),‘DBN9936’‘DBN9978’(表达Cry1Ab杀虫蛋白)对亚洲玉米螟敏感品系ACB-S及抗Cry1Ab品系ACB-AbR、抗Cry1Ac品系ACB-AcR、抗Cry1F品系ACB-FR、抗Cry1Ah品系ACB-AhR、抗Cry1Ie品系ACB-IeR的杀虫活性进行测定,同时采用心叶期和抽丝期人工接虫法进行田间抗虫效果鉴定。结果表明,取食3种Bt玉米的ACB-S幼虫, 3 d死亡率100%,而取食对照常规玉米3 d存活率100%。取食3种Bt玉米的5个抗性品系幼虫除ACB-AbR和ACB-AcR有2%~6%的个体存活4~5 d, 6 d死亡率也达到了100%,其余品系均在3 d全部死亡,而取食对照玉米5~6 d的死亡率仅为4%~14%,差异显著。田间心叶期食叶级别及穗期活虫数、雌穗被害和茎秆被蛀等为害等级说明3种Bt玉米高抗亚洲玉米螟。明确了‘瑞丰125’‘DBN9936’和‘DBN9978’对亚洲玉米螟有很高的杀虫活性和田间防治效果。5个Bt蛋白抗性亚洲玉米螟品系幼虫在常规玉米上显示一定的适合度劣势。     

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。     

具有除草活性的生防菌株GD-9发酵条件优化及菌剂制备

为了明确具有除草活性的生防菌株GD-9发酵过程中各因子的配比和最优条件,采用单因素试验对菌株最适碳源、氮源、载体、固态发酵基质进行了筛选,应用正交试验设计研究了碳源、氮源、初始含水量、接种量、初始pH、培养时间、培养温度7种因素对菌株活菌数的影响。试验结果表明菌株GD-9最佳固态发酵条件为:氮源NaNO_3 58.4 mg/g,碳源葡萄糖48.4 mg/g,培养基质最适初始含水量为258 mg/g,最适接种量为0.26 mL/g,初始pH 7.6,最佳培养时间147.8 h,最佳培养温度30.7℃,最适宜的载体为黏土,分散剂为聚乙烯醇,稳定剂为膨润土,润湿剂为糊精。通过发酵试验结果制备生防菌株GD-9的固体菌剂,该研究为菌剂的商品化生产奠定基础。     

西双版纳稻田稻纵卷叶螟与其近缘种宽纹刷须野螟的种群动态

为明确云南西双版纳州稻田纵卷叶类害虫的发生动态和种群结构,利用LED灯和扫网法调查了稻纵卷叶螟与其近缘种宽纹刷须野螟的成虫种群数量。结果表明,西双版纳稻田中,在水稻中后期,稻纵卷叶螟与宽纹刷须野螟共同存在。其中,水稻拔节期至抽穗前期以稻纵卷叶螟为主,水稻抽穗后期至成熟期以宽纹刷须野螟为主,特别是在成熟期宽纹刷须野螟代替稻纵卷叶螟成为优势种群。     

土荆芥精油对灰茶尺蠖幼虫的熏蒸活性及对其体内两种酶活力的影响

采用皿内测定法,研究了土荆芥精油对灰茶尺蠖的熏蒸活性及对其体内2种解毒酶活性的影响。结果表明,随着土荆芥精油剂量的增加和处理时间的延长,灰茶尺蠖幼虫的死亡率也相应升高;LC₅₀随着处理时间的延长,逐渐降低;通过测定土荆芥精油对灰茶尺蠖幼虫体内解毒酶活力变化表明,其精油对灰茶尺蠖幼虫体内的乙酰胆碱酯酶呈明显的抑制作用,对羧酸酯酶呈激活后抑制的作用。     

苏云金芽胞杆菌cry8Ea启动子区orf1片段缺失增强启动子活性

本文分别构建了cry8E基因上游的启动子(Porf18E)和其上游缺失orf1基因的启动子(PΔorf18E)融合lacZ基因的表达载体,通过β-半乳糖苷酶活性的分析,发现PΔorf18E的转录活性高于Porf18E。分别用PΔorf18E和Porf18E指导cry1Ac基因的表达,通过光学显微镜观察,发现两个启动子指导表达的Cry1Ac蛋白均可形成双锥形晶体;通过总蛋白定量分析发现,缺失orf1基因的启动子(PΔorf18E)指导的Cry1Ac蛋白表达量高于Porf18E启动子指导的Cry1Ac蛋白表达量;生物活性测定表明:PΔorf18E指导的Cry1Ac晶体蛋白对小菜蛾Plutella xylostella具有杀虫活性,高于Porf18E指导的Cry1Ac晶体蛋白对小菜蛾的杀虫活性。本文获得的强活性的启动子PΔorf18E是目前已报道的转录活性最高的cry基因启动子,该启动子为Cry蛋白的表达和遗传工程菌株构建提供了重要元件。     

甘肃省大麦条纹病菌遗传多样性及致病力差异

为了解甘肃省大麦条纹病病原菌Pyrenophora graminea的遗传多样性及致病力差异,运用RAPD分子标记技术对大麦条纹病菌不同菌株进行遗传多样性分析,并采用三明治法进行菌株致病力差异研究。结果表明:17个RAPD标记从45个菌株中扩增出126条带,平均每个标记7.41条带,遗传相似系数范围为0.468 3～0.984 1,平均值为0.830 8,当遗传相似系数为0.723 6时,可将供试菌株划分为4个类群,分别包含41、2、1和1个菌株;致病力测定结果显示菌株QWC较菌株QQ致病力强,两菌株除在品种‘甘啤2号’和‘GP-3’上无致病力外,在其他供试品种上致病力均存在差异。表明大麦条纹病菌不同菌株间存在遗传差异,且菌株QWC和菌株QQ存在致病力差异。