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。     

抗除草剂转基因水稻及其生物安全性的探讨

抗除草剂转基因水稻在转基因水稻的研究和利用中占主导地位,其安全性问题也成为人们关注的焦点。文章简述了稻田中主要使用的几种除草剂及其作用机理,水稻抗除草剂基因的转化方法及抗性机理,讨论了抗除草剂转基因水稻的应用及生物安全性问题,并对今后的研究与应用进行了展望。     

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。     

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     

利用玉米乙酰乳酸合成酶基因ALS点突变处理培育抗除草剂高粱

高粱是重要五大粮食作物之一,因其对很多化学除草剂相当敏感,喷施时需掌握一定的技巧,一般农户不易把握,而培育抗除草剂高粱是重要的途径之一。本研究克隆了玉米品种B73的2个乙酰乳酸合成酶(ALS)基因,进行生物信息学分析高粱、玉米、水稻和拟南芥的ALS基因进化关系、保守结构域以及保守序列,然后进行单、双人工点突变处理ALS基因,最后构建单双点突变超表达载体转化高粱。尽管转化高粱失败,本研究也为进一步培育抗除草剂高粱育种新材料奠定了良好的基础。     

利用除草剂氯磺隆筛选转TSVPI基因玉米后代的方法

本研究以478玉米自交系及其转基因后代为材料,优化了除草剂筛选转基因玉米后代的方法.结果表明,当除草剂氯磺隆浓度为60 mg/L时,利用喷洒的方法可以在田间高效地淘汰大量非转基因植株和ALS(氯磺隆标记)基因表达量低的株系或个体.ALS基因作为除草剂筛选标记基因具有较高的生物活性、选择性强等优点.此方法可以用于转基因玉...     

抗磺酰脲类除草剂基因用于转基因油菜筛选标记

本研究克隆了来自抗磺酰脲类(SU)除草剂油菜种质M342的ALS基因,并用于油菜遗传转化的筛选标记,成功获得转基因耐除草剂油菜植株。研究发现油菜下胚轴外植体愈伤及不定芽的诱导对除草剂氯磺隆高度敏感,大于5 nm浓度的氯磺隆能完全抑制油菜下胚轴愈伤和不定芽的诱导。在甘蓝型油菜的遗传转化中,筛选剂氯磺隆的有效使用浓度范围比较广,从5～100 nm均可以用来筛选抗性愈伤和抗性芽。用10～20 nm的氯磺隆作筛选剂,具有较高的抗性芽诱导率和转基因阳性率。获得的转基因油菜表现出抗磺酰脲类除草剂的能力并能遗传。     

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。     

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。     

抗除草剂转基因玉米快速有效鉴定方法的建立

以含草铵膦乙酰转移酶基因(phosphinothricin acetyl transferase gene,bar)为筛选标记的抗除草剂转基因玉米为研究材料,通过叶片喷雾法和叶片离体平板培养法试验,建立快速有效鉴定转基因玉米的方法,并探索可有效区分转化和非转化植株的筛选剂剂量。研究结果表明:这两种方法都能快速、有效、方便地鉴定抗除草剂转基因玉米;2000mg/L草铵膦叶片喷雾和培养基中含有5mg/L草铵膦叶片离体培养可快速有效区分是否转入bar基因。通过Bar试纸条分子检测法验证了该鉴定方法的准确性。该鉴定方法的建立为快速有效的筛选大量转基因材料节约大量时间和经费。本研究建立的鉴定方法在转基因材料鉴定和转基因安全评估中具有重要意义。     

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。     

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。     

我国成功研制抗除草剂转基因检测试纸条

<正>日前,农业部转基因植物环境安全监督检验测试中心(武汉)成功研制出两种主要抗除草剂转基因检测试纸条,已被农业部门和大型粮油收储和加工企业采用,分别用于转基因安全监管和原料筛查。据悉,该试纸条可用于检测大豆、油菜等样品中含有的抗草甘膦、草胺膦等除草剂转基因成分。抗草胺膦除草剂     

应用Gene-deletor系统创制安全复合抗逆转ZmSDD1、BT和BAR基因玉米新种质研究

本研究通过农杆菌介导玉米茎尖遗传转化法将含有花粉特异启动子Zm13驱动的Gene-deletor外源基因清除系统、表达元件Ubi-Zm SDD1-3'UTR、Actin-Bt-NOS和Ubi-Bar::GUS-3'UTR的植物表达载体遗传转化玉米交51,经过除草剂初步筛选、GUS组织化学染色和PCR分子鉴定,获得31株转基因植株。研究表明转基因植株比野生型植株具有更强抗旱性、抗玉米螟能力和抗除草剂草丁膦的能力。抗旱性鉴定表明干旱处理后转基因植株的存活率比野生型高70%,同时,转基因植株的叶片保水性显著高于野生型植株。抗虫性试验表明转基因植株的叶片蛀孔少而小,对玉米螟具有明显抗性,还抑制了玉米螟的取食和发育。叶片离体和田间抗除草剂试验表明转基因植株比野生型能够抵抗更高的除草剂浓度,最高可抵抗150 mg/L草丁膦浓度。同时,在统计的20株转基因玉米植株的基因删除效率时发现部分植株可完全清除玉米中的外源基因,对于未完全清除的玉米植株还需要进一步研究。本研究创制了一种抗虫、抗除草剂、抗旱的复合性状转基因玉米新种质,可为培育多性状叠加的转基因玉米新品种奠定基础,同时结合"Gene-deletor"技术,为实现转基因生物安全提供技术支撑。     

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.     

浙江大学抗草甘膦三系杂交棉新组合选育成功

<正>由浙江大学承担的省重大科技专项"抗草甘膦三系杂交棉新组合选育与高效制种技术研究"近日通过验收。项目通过体细胞抗草甘膦除草剂定向筛选技术,以非转基因高抗草甘膦棉花种质系-R1098为材料,将其转育到三     

巴斯夫和国际水稻研究所合作开发耐除草剂水稻

<正>近日国际水稻研究所(IRRI)宣布将和巴斯夫合作,使用非转基因的耐除草剂性状Provisia~(TM)开发胞质雄性不育系和恢复系水稻。该除草剂性状是巴斯夫的研发成果,目前将通过品种快速迭代项目引入到国际水稻研究所的亲本材料中。     

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。     

中国与全球抗逆转基因水稻研究的可视化对比分析

为比较中国与全球抗逆转基因水稻研究状况及热点与趋势,采用可视化分析方法,以Web of Science核心数据库和CNKI数据库2001—2015年抗逆转基因水稻相关文献为样本,借助CitespaceⅢ软件对该研究的科学知识图谱进行可视化分析。就作者合作来说,中国高产作者合作分散,如钱前、陈亮等独立作者较多,仅刘永胜、牛向丽等少数几人形成区域小规模合作;而对比全球,密集且形成了多个联系密切的作者合作网络;通过对比研究热点,共性为都注重本身技术及抗病、抗虫研究,而在中国还包括抗环境胁迫、抗除草剂基因等研究,更趋于多元化。中国在该领域应加强核心作者间的合作,加快资源整合与共享;并关注全球在该领域的最新研究,重视国际间合作,促进抗逆转基因水稻研究的快速发展。     

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。