抗除草剂转基因水稻的研究进展及其安全性问题

近年来,抗除草剂转基因作物的研究取得了一些进展。本文简述了抗除草剂转基因作物的发展历史以及除草剂的作用机理,分别介绍了抗EPSPS抑制剂基因、抗ALS抑制剂基因、乙酰CoA转移酶基因、阿特拉津氯水解酶基因、细胞色素P450基因和原卟啉原氧化酶基因这6类抗除草剂基因的来源,抗性机理以及目前它们在转基因水稻上的应用。最后,对转基因水稻的食用安全性,转基因释放、飘移对生态的影响进行了探讨,并对转基因水稻的未来发展进行了展望。     

作物抗草甘膦转基因研究概况

草甘膦是一种非选择性除草剂,其作用机理主要是竞争性抑制莽草酸途径中5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS)的活性。该合成酶是真菌、细菌、藻类、高等植物体内芳香族氨基酸生物合成过程中一个关键酶。自从1976年美国孟山都公司的草甘膦类除草剂-农达(Roundup)研制成功并得到广泛应用以来,作物抗草甘膦转基因研究成为抗除草剂基因工程研究的热点。随着抗草甘膦基因克隆的发展,抗草甘膦转基因作物也相继问世并大面积推广应用。对草甘膦作用机理、抗草甘膦基因(EPSPS编码基因)的研究、抗草甘膦作物遗传改良的策略及抗草甘膦转基因作物的推广应用情况进行综述,并简单分析了我国作物抗草甘膦转基因存在的问题及解决途径。     

科技与产品

<正>转基因抗除草剂杂交水稻研究取得重要进展由中国科学院亚热带农业生态研究所选育的转基因抗除草剂杂交水稻"香125S/Bar68-1"于近期完成了湖南     

水稻转基因育种研究进展

本文综述了水稻的抗虫、抗病、抗逆、抗除草剂和品质改良转基因育种研究现状,并且展望了水稻转基因育种的未来。     

转基因抗除草剂大豆的效益、潜在风险及其环境安全性评价

自从1996年第一个转基因抗除草剂大豆品种商业化种植以来,转基因大豆在世界范围内迅速推广,2009年种植比例达到77%。转基因大豆的种植在带来巨大经济效益的同时,对环境安全性的潜在风险已受到广泛关注。应用现有生物安全评价知识,建立转基因大豆环境安全性评价技术体系,是减少环境安全风险的重要途径。本文重点对当前转基因抗除草剂大豆的生产、研发、效益、潜在风险及转基因大豆的环境安全评价方法进行概述,为我国转基因抗除草剂大豆的商业化种植提供参考。     

美国主要作物转基因商业化进展及启示

分析了美国玉米、大豆和棉花3种主要作物转基因品种的商业化进程,结果表明:玉米、大豆和棉花在美国已经基本实现了品种的转基因化,2010年已分别达到86%、93%和93%.无论是抗虫、还是抗除草剂、或者是既抗虫又抗除草剂的转基因品种,在美国都大受农场主的欢迎,这揭示转基因技术为农业生产者带来了巨大的利益.分析了我国转基因作物商业化现状,棉花、玉米、大豆都与美国有很大的差距,仅水稻的转基因研究领先于美国.因此,建议积极推进转基因水稻的商业化进程,保持水稻研究的先发优势,加强其他作物转基因研究,并适时商业化,保障我国的粮食安全.     

抗 ACCase 抑制剂类除草剂水稻种质的创制与鉴定

防控水稻直播稻田杂草的最有效方式是创制非转基因抗除草剂水稻品种。利用EMS诱变水稻种子,之后在植物组织培养过程中使用除草剂氟吡甲禾灵对愈伤组织进行抗性筛选,并对抗性植株进行测序分析,发现突变体ACCase基因中存在一个点突变,其开放阅读框的第6375位碱基由G突变成C,从而引起编码的第2125位氨基酸由色氨酸突变为半胱氨酸;对M2群体进行抗性鉴定以及农艺性状分析,发现突变体在喷施3种浓度的除草剂高效盖草能之后主要性状和产量均未发生明显的改变。本研究获得了能稳定遗传的非转基因抗乙酰辅酶A羧化酶抑制剂类除草剂种质,为抗除草剂水稻新品种的选育奠定了基础。     

抗除草剂转基因作物的潜在风险及其防范策略

抗除草剂转基因作物目前是杂草科学界议论的焦点，以转基因性状而论，发展最快的是抗除草剂转基因作物，本文论述了抗除草剂转基因作物在具体实践应用中可能存在的潜在风险，并提出了具体的防范策略。     

乙酰乳酸合成酶及ALS基因研究概述

乙酰乳酸合成酶抑制剂类除草剂以其独有的优点,20世纪90年代以来一直占领世界除草剂市场。抗草甘膦转基因作物的问世,草甘膦的销售量大幅增加,乙酰乳酸合成酶抑制剂类除草剂销量不断减少。然而,大量抗草甘膦杂草的产生,使得人们期望培育出抗不同类型除草剂转基因作物,抗ALS抑制剂类除草剂成为人们的首选。笔者概述了乙酰乳酸合成酶的结构、功能、除草剂作用机理、抗ALS基因的研究现状。期望对抗ALS抑制剂基因的筛选,利用提供参考。     

美国稻农遭遇转基因之痛

<正>植物转基因技术是当今国际农业生物技术研究开发和竞争的热点。虽然目前美国已经开展了转基因大豆、玉米和棉花的商业化种植,并大量出口,但只批准了一种抗除草剂的转基因水稻作商业化生产。在美国以外,没有国家批准种植转基因水稻,也不准许任何转基因水稻进入市场。这也是美国稻农至今仍然不愿意种植转基因水稻的原因。但是,目前美国稻农正遭遇转基因之痛。     

除草剂对转bar基因水稻抗性愈伤的筛选和早期苗的鉴定

设立不同的PPT浓度梯度分别对来自籼稻珍汕97B和粳稻台北309、日本晴成熟种子胚的愈伤组织进行天然抗性试验,并对转bar基因的幼苗进行了Basta涂抹试验,以便对转化苗早期初步鉴定.结果表明:籼稻和粳稻均表现出一定的对PPT的天然抗性,转bar基因水稻在筛选抗性愈伤时,以浓度为10mg/L的PPT较为合适;而粳稻则必须提高至20mg/L为宜.叶片涂抹Basta鉴定转化植株时,以0.125%的浓度方才有效,且籼、粳稻的反应无差异.     

水稻抗除草剂基因bar的转育研究

本研究以转bar基因水稻"HR"为供体,两系法亚种间杂交稻优势组合"两优培九"的恢复系"9311"为受体,经过3次回交转育成了对Basta除草剂具有抗性的9311近等基因系"9311HR",经PCR分析确认已导入bar基因.比较试验表明,9311HR及其与"培矮64S"配制的杂种的产量、米质、抗性等主要农艺性状分别与9311和两优培九十分相似.表明通过回交将     

创建苗期和成株期广谱高抗白叶枯病的水稻种质资源(英文)

由白叶枯病菌引起的白叶枯病是一种世界范围的严重水稻病害。水稻抗病主效基因Xa3/Xa26是一个对白叶枯病具有剂量效应的抗性基因,即它对白叶枯病的抗性随着该基因的表达量的升高而增强。我们通过农杆菌介导的遗传转化方法,利用玉米泛素基因的启动子(PUbi)在水稻中组成型表达Xa3/Xa26基因。用于遗传转化的构件除了携带Xa3/Xa26基因外,还携带抗除草剂的草丁膦乙酰转移酶基因Bar作为遗传转化的筛选标记。我们获得的携带单拷贝PUbi:Xa3/Xa26的两个转基因家系无论在成株期还是在苗期对白叶枯病都具有高水平的广谱抗性,且转基因家系的主要农艺性状与对照相比无显著差别。因为转基因家系中Xa3/Xa26基因与Bar基因紧密连锁,这两个家系可以作为育种的种质资源用于培育既抗白叶枯病又抗除草剂的水稻品种。     

土壤宏基因组中抗草甘膦新基因的克隆与转化水稻的研究

EPSPS (5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶EC 2.5.1.19)是植物芳香族氨基酸和植物次生代谢产物生物合成中莽草酸途径的关键酶; 同时也是广谱性除草剂草甘膦的作用目标。本实验通过对草甘膦污染土壤宏基因组文库的建立及筛选, 成功克隆了一个新的草甘膦抗性的EPSPS基因(命名为soilEPSPS)。序列分析表明soilEPSPS基因全长1404 bp, 其编码的467个氨基酸中未涉及已公布专利中保护的氨基酸序列。原核功能验证表明该基因对草甘膦的耐受能力优于EPSPS CP4基因。将该基因与水稻Rubisco SSU引导肽相融合构建由actin启动子驱动的植物表达载体, 用农杆菌介导法实现了水稻的遗传转化。抗性再生植株的PCR和Southern杂交结果表明所获得的26株再生植株均为转基因阳性植株, 其中共有3个单拷贝转化事件。草甘膦抗性鉴定证明纯合体T₂代植株能够耐受高达500 mmol L^-1的草甘膦。本研究为转基因抗除草剂水稻新品种的培育奠定了基础。     

水稻抗咪唑啉酮类除草剂基因ALS功能标记的开发与应用

选育和利用抗除草剂水稻品种具有重要的生产实践意义。通过筛选水稻资源, 发现了抗除草剂材料金粳818, 其ALS基因编码区第1880位碱基存在一个由G到A的碱基变异, 导致丝氨酸突变为天冬酰胺, 从而具有除草剂抗性。本研究基于该位点的碱基变异, 设计了11条等位基因特异PCR (allelic-specific PCR, AS-PCR)引物, 经过优化筛选, 获得两个引物组合F1N (S1/S9)和F1M (S1/S10), 将该标记命名为AS-ALS。利用F₂群体及其亲本和杂交种, 结合AS-ALS标记检测和除草剂抗性分析, 结果表明感除草剂ALS-G等位基因型只能被F1N引物对有效扩增, 抗除草剂ALS-A等位基因型只能被F1M引物对有效扩增, 而杂合基因型能同时被两对引物F1N和F1M扩增, ALS-A纯合或杂合等位基因型都表现抗除草剂, ALS-G纯合基因型表现感除草剂。因此本研究开发的标记能有效区分除草剂抗性基因的3种基因型, 基因型与表型完全对应。该标记用于回交育种, 可以选择ALS-A杂合基因型单株, 剔除ALS-G纯合等位基因型, 在自交的F₂保留ALS-A纯合基因型单株, 连续自交, 能快速获得除草剂抗性稳定的水稻材料。该除草剂抗性基因的功能标记还可用于咪唑啉酮类除草剂抗性资源筛选。     

灭生性除草剂草铵膦在抗除草剂转基因早稻栽培中应用效果研究

随着栽培方式的日益简化,草害成了水稻减产的重要因素,笔者以常规除草剂除草方式为对照,研究了转基因抗草铵膦杂交早稻香125S/Bar68-1在直播、抛秧和机插3种栽培方式中草铵膦的应用效果。研究结果表明：在3种栽培方式中,草铵膦除草效果都优于常规除草,尤其在杂草较多的直播田优势更加明显;虽然个别产量相关性状在不同年份存在显著差异,但草铵膦除草剂除草对转基因早稻的实际产量没有显著影响。     

Breeding of transgenic rice restorer line for multiple resistance against bacterial blight, striped stem borer and herbicide

In this paper, we described the breeding of transgenic rice restorer line for multiple resistance against bacterial blight, striped stem borer (SSB) and herbicide by conventional crossing of two transgenic parental lines transformed independently with different genes. Two stable transgenic rice lines used as donor parents were developed, one was Zhongguo91 which contained cry1Ab gene (for insect resistance) and bar gene (for tolerance of herbicide), and the other was Yujing6 which contained Xa21 gene (resistance to bacterial blight). The elite restorer line Hui773 was used as recipient and crossed with the two stable transgenic rice lines. Then five successive backcrosses were made using Hui773 as recurrent parent. Two rice elite restorers, T773-1 expressing cry1Ab and bar genes and T773-2 expressing Xa21 gene, were obtained, which were confirmed by PCR analysis and testing selectable marker genes in the hybrid progenies. The cross was made between T773-1 and T773-2 to select stable restorer line carrying Xa21, cry1Ab and bar genes. Finally, we obtained transgenic restorer line T773 with good agronomic traits and obvious multiple resistance to Xanthomonas oryzae pv. oryzae, striped stem borer (Chilo suppressalis) and herbicide. The hybrid F₁ generation produced from the cross between transgenic restorer line T773 and a corresponding male sterile line Zaohua2A maintained obvious resistance to rice bacterial blight, rice leaffolder and striped stem borer, and showed significant heterosis. Our results indicate that it is feasible to develop transgenic hybrid rice cultivar through breeding transgenic restorer lines.     

我国棉田杂草研究现状与发展趋势

概述了目前我国在棉田杂草发生种类、分布规律、种群动态、危害情况以及防除技术等方面的研究进展和现状,对我国棉田杂草研究中存在的突出问题进行了总结归纳,并对我国棉田杂草研究的发展趋势进行了展望,提出了加强杂草基础理论研究,加快棉田除草剂创制,增强杂草抗药性监测和治理,推动生物除草剂和转基因抗除草剂棉花研究的建议。     

除草剂抗性基因bar导人烟草叶绿体

将编码Phosphinothricin acetyltrans ferase的bar基因与水稻叶绿体psbA基因的启动子和终止子构建成表达盒,连同烟草叶绿体基因组同源片段rpl2-trnH-psbA和trnK-ORF509A以及选择标记基因aadA一起构建成烟草叶绿体转化载体pTZBA。基因枪法转化烟草叶片,经壮观霉素筛选获得转化再生植株。分别以1.0 kb的叶绿体同源片段trnK-OR