作物转Bt抗虫基因育种研究进展

本文概述了Bt抗虫基因的特性及其人工合成和转导技术 ,并根据转Bt基因作物种质的特点和遗传缺陷 ,总结了进行转Bt基因作物育种改良的策略 ,介绍了国内外转Bt基因植株鉴定、筛选技术和育出的优良品系及商业化生产状况 ,讨论了Bt抗虫基因在育种应用中存在的问题及其解决途径     

土壤真菌群落和潜在功能对施加外源Bt毒素的响应

【目的】转Bt基因植物和Bt菌生物农药释放的Bt毒素是一类具有生物毒性的潜在环境外源污染物，Bt毒素环境行为和生态效应是转基因植物和植物用转基因微生物安全风险评价的重要内容，但是外源Bt毒素对土壤真菌群落和潜在功能的影响还不清楚。【结果】本研究发现，Bt毒素施加量和培养时间均可以显著影响土壤真菌群落组成，且随着Bt毒素施加量增加和土壤培养时间延长，土壤真菌群落差异性逐渐变大。施加Bt毒素提高了土壤真菌群落香农指数和关联网络的负相关性比例及模块数，因而没有对土壤真菌群落的多样性和稳定性产生负面影响。【结论】上述结果表明，评估Bt毒素的环境行为及微生态效应要关注Bt毒素施加量及其长期影响。随着Bt毒素施加量增加，Phymatotrichopsis、Homalogastra、Geosmithia和Apiotrichum等真菌以及参与蛋白质降解、碳素代谢和磷素代谢的功能基因编码酶相对丰度显著升高，推测上述真菌物种和潜在功能参与了Bt毒素在土壤中的降解和转化过程。研究结果为转Bt基因植物、Bt重组菌生物农药以及Bt毒素的生态安全风险评价提供了科学参考和理论依据。     

转Bt基因作物对丛枝菌根真菌的影响研究进展

在过去的十年里，世界范围内转基因作物尤其是抗虫性转Bt基因作物的品种和种植面积迅速增加。同时，转Bt基因作物的环境安全性评价问题成为人们关注和研究的热点。丛枝菌根真菌（AMF）是生态系统中普遍存在的土壤微生物，能与绝大多数植物种类形成共生关系，在农业生态系统中起重要作用。转Bt基因作物环境释放后，其与AMF问的共生关系是否受所转入Bt基因的影响，以及影响机制需要及时研究。为此，综述了转Bt基因作物与AMF共生特征方面的研究进展，并根据Bt毒素发生的空间和时间规律提出了危害机制以及转Bt基因植物的规模化种植将降低农田系统中的AMF的生物多样性的观点。     

转基因棉种植对土壤氧化还原酶活性的影响

转Bt基因棉和转Bt+CpTI基因棉及相应非转基因棉的盆栽试验研究表明,转基因作物生长30天时可向土壤中释放Bt杀虫晶体蛋白,而双抗棉种植时CpTI杀虫晶体蛋白的释放量与作物品种有关;转基因棉种植对土壤过氧化氢酶、脱氢酶和硝酸还原酶的活性影响研究表明,生长30天时,与等价基因系非转基因棉相比,转Bt基因棉和双抗棉A的种植并未使三种酶活性发生显著变化,而双抗棉B的种植使土壤脱氢酶活性显著下降。从杀虫晶体蛋白的释放和对酶活性的影响来看,双抗棉B的种植对土壤的生物活性扰动更大。     

花药培养获得转Bt基因抗虫水稻纯系*

采用改良一步成苗法，对转Bt基因水稻(Qryza sativa L.)“克螟稻”与粳稻(O.sativa ssp.japonica)品种秀水63的杂种F1进行花药培养，结果表明：Bt基因不影响花培绿苗分化，但改变绿苗分化进程。对“克螟稻”与秀水63的杂种花培株观察表明，Bt基因按孟德尔规律简单遗传。携带Bt基因与否直接影响花培苗的成活率；潮霉素筛选可增加Bt转基因阳性株的相对比率，但显著降低绿苗率；花培产生的带Bt基因株系与不带Bt基因株系间的农艺性状差异不显著。经培养，成功选育3个抗虫和高产的转基因新品系。     

转Bt基因棉粉碎叶、蕾样Bt蛋白降解

以转Bt基因棉Bt冀668为材料,室内采用ELISA法,测定粉碎叶、蕾样Bt蛋白在土壤、水中不同时间的残留量以及不同环境处理下的残留量,以研究转Bt基因棉粉碎叶、蕾样Bt蛋白在不同基质中的降解动态以及与环境影响因子的关系.结果显示,粉碎叶、蕾样Bt蛋白分别在熟土、生土和水中前40d、48d取样天数间的残留量差异显著,中...     

转Bt基因玉米自交系及其杂交种的抗螟性鉴定

采用基因枪法将Bt基因(GFM CrylA)导入东北春玉米自交系铁7922的幼胚中,获得转基因植株。经过连续3年的田间接卵、室内饲喂玉米螟鉴定,获得稳定抗虫转基因系。以此为亲本与常规自交系配制了四密25Bt、通单24Bt、吉单209Bt3个杂交种。转基因自交系和杂交种的抗螟性鉴定结果表明：转基因系间抗虫性差异极显著,同一转基因系单株间和配制的3个杂交种间抗虫性也存在差异;与对照相比,转基因系配制的杂交种抗虫性明显提高,差异显著。农艺性状鉴定结果显示,转基因系配制的杂交种与对照在株高、穗长、穗行数、行粒数、百粒重上无显著差异。本研究认为,GFM CrylA(Bt)基因可用于玉米的抗螟性改良,也为转Bt基因玉米自交系能够直接用于育种提供了依据。     

外源Bt基因导入对棉花叶片维管束汁液的生化物质含量及烟粉虱种群增殖的影响

以转Bt基因棉花"国抗22"和常规棉亲本"泗棉3号"为试材,研究外源Bt基因导入对棉花叶片维管束汁液中营养物质和次生物质含量以及烟粉虱种群增殖的影响.结果表明,和"泗棉3号"相比,"国抗22"叶片维管束汁液中可溶性糖含量较低;单宁浓度苗期较低,但花铃期两个品种无明显差异;花铃期游离氨基酸总量无明显差异,但谷氨酸、脯氨酸、丙氨酸含量均明显高于"泗棉3号";在苗期和花铃期两品种棉花叶片维管束汁液中均未检测到棉酚.取食苗期和花铃期"国抗22"棉花的B型烟粉虱内禀增长率rm分别比取食"泗棉3号"对应生育期的高13.7%和20.2%.研究表明,外源Bt基因的导入影响转基因棉花中可溶性糖、游离氨基酸和其他抗生物质的合成,从而影响烟粉虱的种群发展.     

转Bt基因棉种植对根际土壤生物学特性和养分含量的影响

通过盆栽试验,比较了转Bt基因棉Bt新彩1和Bt基因的受体棉新彩1根际土壤可培养微生物种群数量、酶活性及养分含量的变化。结果表明,Bt新彩1根际土壤可检测到Bt蛋白,且花期达到峰值56.14 ng/g;与对照新彩1相比,Bt#61472;新彩1根际土壤更有利于细菌和真菌的生长和繁殖,放线菌数量没有显著变化。Bt新彩1的根际土壤碱性磷酸酶活性受到抑制,在生长旺盛期脱氢酶活性受到激活,而根际土壤蛋白酶、脲酶和蔗糖酶活性无显著变化;苗期、花期Bt新彩1根际土壤有机质、全氮、速效氮和钾含量没有显著变化,且苗期速效磷含量也没有显著改变,花期其含量显著降低。     

转基因植物释放Bt毒素的土壤环境行为与生物学效应

Bt(Bacillus thuringiensis)杀虫晶体蛋白基因是植物抗虫基因工程中应用最广泛的基因,随着大批转Bt基因作物的商品化,Bt毒素对土壤生态系统的影响已引起了人们的高度关注。本文对转基因植物释放Bt毒素的土壤环境行为与生物效应进行了综述,包括Bt毒素蛋白进入土壤的途径、在土壤中的运动、与土壤颗粒的结合与存留及其对土壤生物和土壤酶的影响。     

Bt水稻杀虫蛋白时空变化及秸秆还田后在土壤中的持留规律

以Bt抗虫水稻华池B6、TT51及其非转基因水稻亲本嘉早935、明恢63,以及与它们亲缘较远但农艺性状相近的水稻品种中九B、R9311为试验材料,研究了田间种植条件下Bt抗虫水稻杀虫蛋白的时空变化及其在根际土中的持留规律,同时,还研究了秸秆还田后Bt蛋白在土壤中的持留规律。结果表明：1）Bt抗虫水稻华池B6植株各个部位...     

土壤酶活性对大田单季种植转Bt基因及转双价棉花的响应

利用田间试验,以转Bt基因棉花Z30、转双价（Bt+CpTI）棉花SGK321及其相应的等价基因Z16、SY321作为供试对象,研究棉花种植后对土壤水解/氧化还原酶类活性的影响。结果表明,转Bt棉花及转双价棉花的种植对各种土壤酶活性的影响不一致,转Bt棉花及转双价棉花种植显著降低了土壤蛋白酶和脱氢酶活性(P 0.05)。转Bt棉花还显著降低了土壤脲酶活性(P 0.05);转双价棉花种植同时显著降低土壤磷酸二酯酶、β-葡萄糖苷酶、过氧化氢酶和硝酸还原酶活性(P 0.05)。棉花品种及转基因行为（转入基因类型）均未给土壤酸性磷酸单酯酶和FDA活性带来影响;土壤芳基硫酸酯酶所受的影响主要来自于棉花品种自身。     

Effect of Transgenic Bt Cotton on Bioactivities and Nutrients in Rhizosphere Soil

The influence of transgenic Bacillus thuringiensis (Bt) cotton (BtXincai1) and its corresponding nontransgenic isoline (Xincai1) on the microorganisms, enzyme activity, and nutrient content of rhizosphere soil was studied through experiments in potted plants. The calcareous drab soil samples were collected (0–15 cm deep) from an experimental field in Shanxi Agricultural University (China) in 2005. The pots were categorized in different groups with replicates for each variety (transgenic BtXincai1 and general Xincai1). The rhizosphere soil samples were collected at different growth periods (seedling, bud, flowering, peak boll, boll opening, and harvest). The Bt protein and other microbial properties in the soil samples were determined by using selected methods (material and methods session). The results demonstrated that the concentration of the Bt protein in the rhizosphere soil of BtXincai1 reached a peak at 56.14 ng g^?1 during the flowering period. However, the Bt protein would not continuously accumulate in the soil. The rhizosphere soil of BtXincai1 was more suitable for the growth and proliferation of bacteria and fungi but it had no significant impact on the number of actinomycetes. BtXincai1 had some inhibitory effects on alkaline phosphatase activity in the rhizosphere soil, and it might promote dehydrogenase activity during the blooming period. However, it had no significant influence on protease, urease, or sucrase activities. Further, it had no significant impact on the contents of organic matter, total nitrogen, available nitrogen, or potassium in rhizosphere soil. It could significantly decrease the content of available phosphorus during the flowering period. Based on this study, the sensitive reactions of microorganisms and the activities of alkaline phosphatase and dehydrogenase might be considered as three potential indexes for assessing the risk posed by transgenic Bt cotton to soil ecology.     

Soil persistence of <Emphasis Type="Italic">Bacillus thuringiensis</Emphasis> (Bt) toxin from transgenic Bt cotton tissues and its effect on soil enzyme activities

A silty loam soil was incubated with the leaves and stems of two transgenic Bacillus thuringiensis (Bt) cotton varieties and nontransgenic Bt cotton to study the soil persistence of the Bt toxin from the decomposing transgenic Bt cotton tissues and its effect on soil enzyme activities. The results showed that after Bt cotton tissue amendment, Bt toxin was introduced into soil upon decomposition; about 50% of the introduced Bt toxin persisted in soil for at least 56 days. No Bt toxin was detected in the nontransgenic Bt cotton-amended soil; the amount of Bt toxin was the highest in the soil treated with the residue with the higher Bt toxin content. Activities of soil urease, acid phosphomonoesterase, invertase, and cellulase were stimulated by the addition of Bt cotton tissues, whereas activity of soil arylsulfatase was inhibited. Probably cotton tissue stimulated microbial activity in soil, and as a consequence, enzyme activities of soil were generally increased. This effect can mask any negative effect of the Bt toxin on microbial activity and thus on enzyme activities.     

苏云金芽孢杆菌营养期杀虫蛋白VIP3研究进展

营养期杀虫蛋白（vegetative insectcidal protein,VIP）是由苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis,Bt）在营养生长指数中期至稳定期期间分泌产生的一类新型杀虫因子,分为VIP1、VIP2和VIP3三种,以VIP3的研究最为深入。VIP3A对鳞翅目害虫具广谱杀虫活性,可作用于敏感昆虫中肠上皮细胞刷状缘膜囊致离子通道的形成,杀虫活性达纳克级水平。利用Bt ICPs不同启动子与vip3基因重组可提高VIP3蛋白的表达量和稳定性。转vip3基因植物也已有构建成功的报道。本文从VIP3的类型和杀虫活性、作用机理、vip3基因的定位和分离、vip3基因重组和转vip3基因植物等方面详细介绍了VIP3近十年来的研究进展。