转基因抗虫玉米研究及应用

Bt是转基因抗虫玉米育种应用的主要外源基因,包含编码杀虫晶体蛋白(ICPs)的Cry类和Cyt类基因,以及编码营养期杀虫蛋白(Vip)的vip类基因.迄今已有40余种转Bt基因玉米事件被26个国家批准进入商业化种植或饲料食品加工.目前,Bt基因研发仍在进行,并逐步向分离克隆和改造新基因以及构建高效表达载体方向发展.转Bt基因育种工程逐渐扩大靶标昆虫抗性范围,并向复合性状抗虫玉米发展.转化技术亦向高效化和安全化发展.综述了Bt基因作用机理、转Bt基因玉米研发及应用,拟为我国转Bt基因抗虫玉米研发提供参考.     

转基因抗虫棉Bt 毒蛋白表达量的传递方式研究

从卡那霉素抗性鉴定、抗虫性鉴定和 Bt毒蛋白含量测定等三个方面对转基因抗虫棉 Bt毒蛋白表达量的传递方式进行了研究。结果表明 ,转基因抗虫棉美棉 3 3 B和 GK-12对棉铃虫具有显著的抗性。盛蕾期饲喂美棉 3 3 B、GK-12棉株顶端叶片 72 h后 ,初孵棉铃虫幼虫死亡率分别为86.8%、75 .1% ,对照 TM-1、泗棉 3号、苏棉 12三个常规棉品种 (系 )初孵幼虫死亡率分别为10 .9%、13 .9%、9.2 %。美棉 3 3 B、GK-12盛蕾期功能叶片 Bt毒蛋白含量分别为每克鲜重 83 6.68ng、682 .5 6ng。饲喂美棉 3 3 B、GK-12与常规棉品种 (系 )杂种一代棉株顶端叶片 72 h后 ,初孵棉铃虫幼虫平均死亡率分别为 84.1%、77.2 % ,两个转基因抗虫棉品种与常规棉品种 (系 )杂种一代功能叶片的 Bt毒蛋白含量平均值分别为每克鲜重 82 0 .5 8ng、683 .77ng。转基因抗虫棉与常规棉杂种一代的抗虫性表现及 Bt毒蛋白表达量与转基因抗虫棉亲本非常接近 ,杂种二代群体 Bt毒蛋白检测阳、阴性反应植株的分离比例符合 3∶ 1,回交世代 BC1 群体 Bt毒蛋白检测阳、阴性反应植株的分离比例符合 1∶ 1,与抗虫性鉴定结果高度一致。转 Bt基因抗虫性状的遗传是受一对完全显性基因控制的 ,Bt基因与 NPT II基因是紧密连锁或完全连锁的。Bt毒蛋白表达量按照一对显     

Bt基因转化玉米培育抗玉米螟自交系

采用基因枪法将苏云金杆菌(简称Bt)的杀虫毒蛋白基因(CryIA)导入东北春玉米自交系铁7922的幼胚中,诱导愈伤组织.抗虫基因的表达载体是pBI121,包含Bt杀虫毒蛋白基因和新霉素磷酸转移酶(NPTⅡ)基因,筛选标记bar由CaMV 35S启动子驱动.通过对后代植株的除草剂草丁膦(PPT)筛选、分子鉴定和ELISA法检测,证明外源基因已经整合到玉米基因组中并可以稳定遗传.对转基因株系进行田间接玉米螟虫卵,调查不同生长时期的危害指数,最终筛选出一批抗玉米螟自交系.     

Bt毒蛋白转基因植物的潜在问题及其研究对策

1 Bt毒蛋白转基因植物研究概述 Bt毒蛋白转基因植物的研究源于1981年Schnepf等人成功克隆Bt杀虫毒蛋白基因.1986年Obukowics等人采用转座子Tn5介导的方法,将cry1Ab基因引入植物的假单孢杆菌,使植物产生抗虫性,创造了第一代Bt转基因抗虫植物     

2个抗虫棉的外源Bt基因分子鉴定及其染色体定位

以中美2个抗虫棉品种GK19与33B为试验材料,利用检测中美Bt基因的特异性引物,分别对抗虫棉亲本GK19和33B进行PCR扩增,并通过SSR分子标记技术对其Bt基因进行分子鉴定与染色体定位,旨在从外源基因转化事件的视角探究中美转基因抗虫棉差异的分子基础。结果表明, GK19为中国转Bt基因抗虫棉, 33B为美国转Bt基因抗虫棉; GK19的Bt基因被定位在棉花Chr.20上,共16对SSR多态性标记与其Bt基因连锁,两侧的分子标记为NAU3907和NAU2579,其遗传距离分别为2.4 cM和1.5 cM; 33B的Bt基因被定位在棉花Chr.26上,共20对SSR多态性标记与Bt基因连锁,目标Bt基因位于标记NAU460和dc40260之间,其遗传距离分别为3.6 cM和2.0 cM。以上结果表明GK19和33B属于不同的遗传转化事件。     

转Bt基因‘南林895’杨对美国白蛾和杨小舟蛾抗虫性分析

本研究以转Bt基因‘南林895’杨12个株系扦插苗为试验材料,分析其对美国白蛾和杨小舟蛾的虫害抗性。利用PCR、ELISA等技术对转抗虫基因杨树进行分子检测,同时在室内控制条件下对美国白蛾和杨小舟蛾进行抗虫性分析。PCR分析结果显示在12个转基因株系中均检测到了Bt目的基因片段。ELISA分析结果显示Bt毒蛋白浓度范围为371.9～10 698.2 ng/g,且不同株系间存在一定差异。转Bt基因杨树饲虫分析结果表明,12个转基因株系对美国白蛾和杨小舟蛾均有一定的杀虫活性,其中转基因株系A-4-6、A-5-0、A-3-4、A-5-23、Z-1-3的抗虫性较显著。株系A-5-0对杨小舟蛾1龄幼虫12 d校正死亡率达87.2%,对美国白蛾的18 d校正死亡率为65.6%。且转Bt基因‘南林895’杨对美国白蛾和杨小舟蛾幼虫的取食和生长有明显的抑制作用。在对12个转Bt基因株系的分子检测和饲虫试验中,Bt毒蛋白的表达水平存在差异且抗虫效果与Bt毒蛋白浓度的高低有关。     

转cry1C*及cry2A*基因早粳稻Bt蛋白的时空表达和抗螟虫性

早粳稻空育131为受体, 以根瘤农杆菌介导遗传转化法创制了转ubi启动子调控下的cry1C*及cry2A*基因早粳稻空育131 (cry1C*)和空育131(cry2A*)。为了研究转基因水稻Bt蛋白的时空表达特性及抗螟虫性, 将不同转化事件形成的转基因早粳稻品系种植于田间, 利用酶联免疫吸附测定(ELISA)法检测转基因水稻不同生长发育阶段不同器官的、以及成熟期糙米的Bt蛋白量, 采用室内离体茎秆法接虫鉴定转基因水稻的抗螟虫性。结果显示, 转基因早粳稻不同抗虫基因Bt蛋白量不同, cry1C*基因总是低于cry2A*基因的蛋白质表达量; 不同生长发育时期Bt蛋白量不同, 叶片和茎鞘等器官的Bt蛋白量为分蘖期<抽穗期<灌浆期, 幼穗或糙米等器官的Bt蛋白量为抽穗期幼穗>灌浆期幼穗>成熟期糙米; 不同器官Bt蛋白量不同, 高低次序在分蘖期为叶片、茎鞘, 抽穗期为叶片、幼穗和茎鞘, 灌浆及成熟期为叶片、茎鞘、幼穗和糙米; 同一抗虫基因不同转基因品系间抽穗期叶片、茎鞘和幼穗等器官Bt蛋白量及抗螟虫性、糙米Bt蛋白量等性状存在差异, 抽穗期各器官Bt蛋白量与抗螟虫性及成熟期糙米Bt蛋白量之间相关不显著, 不论Bt蛋白量高或低的品系均表现为高抗螟虫。转基因早粳稻营养器官生长发育前期Bt蛋白量较低、后期较高, 繁殖器官生长发育早期Bt蛋白量较高、晚期较低, 营养器官通常比繁殖器官的Bt蛋白量高。在本研究范围内, 不同基因及不同转化事件培育的转基因水稻Bt蛋白表达量高低不同, 但所有的转基因早粳稻品系均表现高抗螟虫。     

转Bt基因棉不同品种杀虫蛋白季节性表达及其对棉铃虫的控制作用

实验室条件下研究了不同品种转Bt基因棉花对棉铃虫抗性的差异、不同生育期棉花抗虫性的变化及Bt毒蛋白季节性表达。结果显示,不同品种转Bt基因棉在不同发育阶段,其棉叶均有阻止棉铃虫取食的作用,表现了明显的抗性,但其抗性强弱存在明显差异。DP 99B抗性表现最好,Hanza154抗性相对较差,6 d平均校正死亡率分别为89.23%和75.91%。转基因棉不同品种对棉铃虫的抗性在时间上呈现动态变化,以植株发育阶段划分,表现为蕾期盛花期花铃期铃期。ELISA测定结果表明,Bt毒蛋白在转基因棉不同器官中的含量差异显著,叶片中Bt毒蛋白的表达量显著大于其它组织器官。随着棉花生长发育的推进,叶片(鲜重)中Bt毒蛋白含量则明显降低,表现为七叶期三叶期蕾期铃期花铃期。     

转基因抗虫油菜中Bt杀虫蛋白基因稳定遗传和高效表达及抗虫性研究

通过对转Bt杀虫蛋白基因油菜植株的后代进行卡那霉素抗性分析和PCR技术检测,结果表明:Bt杀虫蛋白基因是以单拷贝、 杂合地整合到转基因植株(T01、 T02、 T03、 T05、 T06、 T07、 T08)的基因组中,并稳定地遗传.ELISA检测表明:在第3～第9叶期Bt杀虫蛋白基因在转基因油菜植株中高效地表达,Bt杀虫蛋白的表达量为170～260 ng/25 m     

转Bt基因棉Bt毒蛋白表达量的时空变化

采用抗体夹心ELISA技术,对转Bt基因抗虫棉植株中Bt毒蛋白含量进行了测定.结果表明,Bt基因在所有检测到的器官中均有表达,但是不同器官中的Bt毒蛋白含量明显不同.在苗期全展功能叶中Bt毒蛋白含量最高,根、茎和叶柄中Bt毒蛋白含量较低;在花铃期当日开花的子房中Bt毒蛋白含量较高,雌雄蕊中Bt毒蛋白较低,花瓣及苞叶Bt毒蛋白含量最低.表明Bt基因在不同器官中的表达强度存在差异.不同生育期的功能叶中Bt毒蛋白含量差异显著,Bt毒蛋白含量在苗期叶片中最高,蕾期次之,花铃期最低.随着棉花生长发育进程的推进,Bt基因在叶片中的表达强度逐渐减弱.Bt基因在棉花体内的表达随着器官的不同、生育时期的不同而表现出时空动态变化.这可能是人们所观察到的转Bt基因抗虫棉对棉铃虫抗性呈时空动态变化的根本原因.     

可去除选择标记的转Bt基因抗虫玉米研究

将组成型表达的玉米泛素启动子与苏云金杆菌杀虫蛋白基因Bt连接，插入根瘤农杆菌双T-DNA质粒，构建一个T-DNA结构域含有抗潮霉素选择标记基因hyg，另一个T-DNA结构域含有抗虫基因的双T-DNA单子叶植物表达载体，用以转化农杆菌菌株，再通过共培养转化玉米胚性愈伤组织。通过潮霉素培养基抗性筛选，用特异PCR扩增和Southern杂交检测，从分化再生的T0代植株中，鉴定出4个转化Bt基因的阳性植株。目前，正结合进行田间分离纯合和DNA分子鉴定，培育去除选择标记基因的转基因抗虫玉米自交系。     

抗虫杂交棉F1代与亲本Bt蛋白表达量及抗虫差异性研究

对转 Bt基因抗虫杂交棉正、反交 F1代与抗虫亲本的 Bt蛋白表达量及抗棉铃虫差异性研究表明 :抗虫亲本与其杂种 F1代均高抗棉铃虫 ,但抗虫亲本的抗虫性略好于其杂种 F1代 ,并且明显地高于非抗虫亲本 ;正、反交杂种 F1代间的抗虫性几乎没有差异。生长前期的抗虫性好于后期 ,同一时期嫩叶或侧枝生长点的抗虫性好于幼蕾。抗虫亲本叶片和花瓣的 Bt蛋白含量明显地高于其杂种 F1代 ,抗虫亲本功能叶的 Bt蛋白含量明显地高于其上部非功能叶 ,而杂种 F1代功能叶的 Bt蛋白含量则明显地低于其上部非功能叶。盛花期后至吐絮期前 ,叶片和花瓣的 Bt蛋白表达量明显增加 ,在抗虫亲本中表现最为明显。与叶片相比 ,在花瓣中检测到的 Bt蛋白含量极低。正、反交 F1代间的 Bt蛋白表达量差异较小或无规律可循     

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。     

中国北方棉区转基因抗虫棉对棉苗蚜及其两种天敌的影响（英）

2001年田间小区试验研究了转Bt基因棉和转双价基因(Bt+CpTI)棉对棉苗蚜及其天敌种群动态的影响;室内研究了转基因抗虫棉对两种棉蚜天敌的生物学影响.结果表明,转基因抗虫棉对棉蚜种群数量的影响不明显,未达显著水平.单作转基因棉田棉蚜发生期比麦套棉田提前5天左右,发生数量是麦套棉田的1.6倍,表明麦棉套作可有效的控制苗蚜的为害.室内研究表明,异色瓢虫对用Bt棉处理的的棉蚜的捕食量比对照增加22.0%,棉蚜茧蜂对用Bt棉处理的棉蚜的寄主率降低23.5%.     

中国北方棉区转基因抗虫棉对棉苗蚜及其两种天敌的影响(英文)

2 0 0 1年田间小区试验研究了转 Bt基因棉和转双价基因 ( Bt+ Cp TI)棉对棉苗蚜及其天敌种群动态的影响 ;室内研究了转基因抗虫棉对两种棉蚜天敌的生物学影响。结果表明 ,转基因抗虫棉对棉蚜种群数量的影响不明显 ,未达显著水平。单作转基因棉田棉蚜发生期比麦套棉田提前 5天左右 ,发生数量是麦套棉田的 1 .6倍 ,表明麦棉套作可有效的控制苗蚜的为害。室内研究表明 ,异色瓢虫对用 Bt棉处理的的棉蚜的捕食量比对照增加 2 2 .0 % ,棉蚜茧蜂对用 Bt棉处理的棉蚜的寄生率降低 2 3.5 %。     

棉花arf1启动子驱动Cry1A基因在烟草中特异性表达研究

在新一代Bt作物以及Bt作物安全性研究方面, Bt毒蛋白在植物特定发育阶段的表达特性渐受关注。本研究构建了植物表达载体pGBI121.A1Bt, 其携带棉花arf1启动子驱动Cry1A基因的表达盒, 启动子后面有一个Ω序列; 对照载体pGBI121.4AB携带P2E35S启动子(增强子加倍的修饰CaMV 35S启动子)驱动Cry1A基因的表达盒, 在启动子后面也有一个Ω序列。利用根癌农杆菌介导法, 将植物表达载体pGBI121.4AB和pGBI121.A1Bt转化烟草, 分别获得44株和42株转基因烟草再生植株。ELISA检测表明, 在pGBI121.A1Bt转基因烟草的蒴果、蒴果壳、花瓣和叶中Cry1A基因的平均表达水平分别为pGBI121.4AB的1.5、1.5、1.4和0.3倍。棉花arf1启动子在烟草中表达, 证明了该启动子在植物生殖器官中具有优势表达特性, 为arf1启动子应用于转基因抗虫棉, 在棉花蕾铃中优势表达Bt毒蛋白, 提高转基因棉花蕾铃抗虫性的新一代抗虫棉研究提供了依据。     

利用 F2 转 Bt 基因抗虫杂交棉新策略

通过不同抗虫棉品系间互交、后代选择的方法选育出聚合整合位点不同的Bt基因纯合抗虫棉种质,开展了培育以 F2 利用为目的的杂交种探索研究.类似 F2 世代 Bt 基因的不同分离类型,聚合有不同数目 Bt 基因的棉株在整个生育期对棉铃虫有显著的抗虫性.并且与单价抗虫棉时空表达一致,生育前期抗虫性好,毒蛋白表达量高,中、后期抗虫性有所下降,毒蛋白表达量降低.因此,用其作为亲本配置抗虫杂交种,是利用棉花F2 杂种优势的途径之一.     

转Cry2A基因抗虫甘蔗植株的培育

Bt基因具有广谱杀虫性,培育转基因抗虫品种为甘蔗病虫害防治提供了新思路。为了检验Cry2A基因对甘蔗螟虫的防治效果,本研究构建了由玉米Ubi启动子驱动的Cry2A基因高效植物表达载体Cry2A-3300,利用农杆菌介导技术,对甘蔗胚性愈伤组织材料进行遗传转化,经过筛选培养及再生培养共得到46株抗性植株。对抗性植株进行PCR扩增检测,15株呈阳性;进一步利用RT-PCR,表明外源基因Cry2A在转录水平上得到有效表达。室内抗虫鉴定的结果表明Cry2A基因可有效抑制害虫的生长,这将有利于后期进行田间防治。