抗虫基因导入对棉花形态、产量性状及生理特性的影响

 从棉花形态性状、产量性状和生理特性三个方面较系统地研究了抗虫基因导入对棉花生长发育的影响。结果表明,转基因抗虫棉的单株结铃数、成铃率高于其受体品种;单株果枝数、单株果节数、铃重、衣分低于受体品种。还在棉花不同发育时期对其生理、生化特性进行了测定。 结果表明,在7月8日以前,转基因抗虫棉的光合强度和叶绿素含量低于其受体品种,从7月8日以后,转基因抗虫棉的光合强度和叶绿素含量高于其受体品种。研究还表明,转基因抗虫棉抗环境胁迫能力差,容易早衰。全生育期内,转基因抗虫棉MDA 含量均高于其相应的受体品种,SOD、POD 和CAT酶活性均比其受体品种低。     

水分胁迫下甘薯叶绿素a／b比值的变化及其与抗旱性的关系

通过对室外旱池处理条件下的甘薯叶片叶绿素含量变化的研究,结果表明,水分胁迫下甘薯各品种叶片中叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量比对照均有所下降,叶绿素a/b比值比对照也有所下降,且叶绿素a/b比值占对照百分率与品种抗旱性呈极显著负相关(r=-0.8509,P＜0.01).因此,可以用叶绿素a/b比值下降的程度来评定甘薯品种的抗旱性.     

玉米叶片光合生理与抗旱性关系研究

在水分胁迫条件下,对玉米叶片净光舍速率、叶绿素含量及叶绿素荧光参数的变化进行了研究.结果表明:玉米叶片净光合速率(Pn)、叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、总叶绿素含量(Chl)、叶绿素a/b比值(Chl a/b)、最大荧光(Fm)和PsⅡ光化学效率(Fv/Fm)比对照均有所下降,基础荧光(Fo)增加;Pn和Ctd a/b比值占对照百分率与品种抗旱性呈极显著正相关(r=0.8807**,P<0.01;r=0.8804**,P<0.01),Fo占对照百分率与品种抗旱性则呈显著负相关(r=-0.764 0*,P<0.05),Fm和Fv/Fm占对照百分率与品种抗旱性则呈显著正相关(r=0.711 6*,P<0.05;r=0.772 3*,P<0.05).因此,净光合速率、叶绿素a/b比值、Fo、Fin和Fv/,m可以用来评定不同玉米品种的抗旱性.     

棉花不同类型品种苗期耐盐性差异研究

为比较鉴定转基因抗虫棉品种与普通陆地棉品种的耐盐性差异,指导耐盐抗虫棉品种选育,以双价抗虫棉品种SGK321和普通陆地棉品种‘石远321’(SY321)为材料,利用不同盐分含量砂培和土培试验研究它们苗期的耐盐相对指标和某些耐盐理化指标变化。结果表明,在盐(NaCl)胁迫下,SGK321棉苗叶片的丙二醛和Na+含量均高于SY321,而游离脯氨酸、可溶性糖、类胡萝卜素、K+、叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b含量、过氧化物酶活性、K+/Na+值、净光合速率及各项耐盐相对指标均低于SY321,耐盐综合指标低10.3%,差异显著。总体上,SGK321苗期的耐盐性明显低于SY321。表明选用耐盐性强的亲本并注重耐盐性选择是培育耐盐抗虫棉品种的有效途径。     

转rolB和rolC基因杨树田间苗性状对比分析

为研究rol基因在杨树中的表达差异性,对转入不同rol基因的白杨杂种741杨株系进行分子检测,并对其外部形态、叶绿素含量、光合特性等指标进行测定和比较。结果表明:转rol B基因3个株系的叶片长、叶片宽度、叶柄长、苗高和地径均高于对照,但节间距均略低于对照株系;转rol B基因株系的叶绿素a、b含量均高于对照。转rol C基因11个株系的叶片长、叶片宽度、叶柄长、苗高、地径、节间距均低于对照;除株系C-18外,转rol C基因株系的叶绿素a、叶绿素b含量均不同程度低于对照。转rol B和rol C基因株系的净光合速率和气孔导度低于对照,蒸腾速率和胞间CO2浓度与对照存在无规律性差异。总体比较,rol C基因比rol B基因对杨树生长和光合能力具有更加明显的抑制作用。     

转MvNHX1和MvP5CS基因棉花耐盐抗旱性比较与育种价值分析

通过对花粉管通道法获得的T7转MvNHX1基因的10个棉花株系和转MvP5CS基因的3个棉花株系与对照非转基因棉花D5在温室内盐和干旱胁迫下的发芽率、生理生化指标以及田间花期干旱胁迫下农艺性状和纤维品质进行分析发现:温室内盐和干旱胁迫后,转基因棉花叶片叶绿素含量、脯氨酸含量均高于对照,而丙二醛含量低于对照;田间花期干旱胁迫下,2种转基因植株果枝数、有效果枝数、铃数、有效铃数、铃重、子棉、皮棉、衣分、子指和衣指均高于对照,说明转MvNHX1基因和转MvP5CS基因植株在干旱逆境下的产量高于非转基因;经花期干旱胁迫后,2种转基因棉花的纤维断裂伸长率、短纤维率、马克隆值和纺纱一致性指数优于非转基因棉花D5。综合分析表明:2种转基因棉花的耐盐抗旱性均有提高,其中转MvNHX1基因棉花的耐盐性优于转MvP5CS基因棉花植株,而转MvP5CS基因棉花植株的抗旱性优于转MvNHX1基因棉花植株。     

抗虫棉不同类型品种苗期耐盐理化特性差异研究

 为揭示不同基因型抗虫棉耐盐性差异的生理机制,指导抗虫棉耐盐品种鉴选和盐碱地棉花生产,以耐盐性差异显著的两类转Bt基因抗虫棉品种——耐盐性强的鲁K536、鲁棉研18优选系,耐盐性弱的新棉33B优选系、鲁K1258——为试验材料,利用不同盐分含量砂培与土培试验相结合,比较研究它们苗期的主要理化指标变化。结果表明,在NaCl胁迫下,耐盐性强的品种苗期叶片内的K⁺含量显著高于耐盐性弱的品种,Na⁺含量显著低于耐盐性弱的品种,丙二醛含量也显著低于耐盐性弱的品种,而游离脯氨酸、可溶性糖、类胡萝卜素含量均显著高于耐盐性弱的品种。耐盐性强的品种棉苗的过氧化物酶活性、叶绿素a、b和a+b含量以及净光合速率明显高于耐盐性弱的品种。表明棉花的耐盐性强弱因基因型而异,基因型间的耐盐性差异与丙二醛、脯氨酸、可溶性糖、类胡萝卜素含量和保护酶活性以及盐离子在叶片中累积量的差异有关。     

转基因棉花抗虫基因的分子辅助选择

为提高棉花新品种选育过程中外源抗虫基因选择的准确性,以常规非转基因抗虫棉花品种、单价转基因抗虫棉品种、双价转基因抗虫棉品种为试验材料,选择能扩增Bt基因通用引物和棉花内源基因SAD1的引物,建立了抗虫基因的PCR检测方法。利用该方法对常规非转基因抗虫棉品系和转基因棉花品系进行了检测。结果表明,该方法可明确区分常规非转基因抗虫棉品系和转基因棉花品系;对高代育种品系进行检测表明40%转基因品系中存在单株不能扩增出预期的特异片段,而在非转基因系冈197中存在8.0%的单株扩增出预期的特异片段。该方法可应用于棉花新品种选育过程中对外源抗虫基因的检测,提高了选择的准确性和目的性。     

棉花过表达超氧化物歧化酶基因对植株耐盐性的影响

为了探讨棉花过表达SOD基因的遗传效应,利用Gen Bank数据库中棉花胞质SOD基因的核酸序列,设计1对特异引物,克隆了棉花胞质Cu/Zn-SOD基因,构建了植物双元表达载体;采用农杆菌介导的子叶腋芽遗传转化新技术,获得了过量表达的转基因棉花植株。利用PCR扩增报告基因和Southern Blotting证明目标基因已经整合到棉花基因组上;转基因材料T1种子的耐盐性发芽试验表明,在NaCl胁迫下,与对照(非转基因)相比,转基因材料主根平均长度、芽平均长度和侧根平均数量均大于阴性对照,转基因植株与阴性对照相比,转基因植株叶片的MDA含量明显降低,叶绿素总量增加,脯氨酸含量略降低,SOD活性明显提高;转基因植株荧光定量PCR扩增证实目标基因在转基因材料中呈现组成性表达。在棉花中过量表达胞质Cu/Zn-SOD基因,能增加植株SOD活性,减轻盐分胁迫造成的细胞膜质过氧化,增强植株抵御盐分胁迫的能力。     

芮玉奎-双价抗虫棉(Bt+CpTI)苗期稀土元素吸收分配特性

了解转基因抗虫棉的稀土元素吸收分配特性对于稀土肥料的高效利用意义重大。应用ICP-MS测定了转基因棉花及其亲本苗期各个器官中稀土元素La、Ce和Pr的含量。结果显示稀土元素在转基因双价抗虫棉和常规棉对照中的分配规律一致:根系>叶片>茎部;每个器官中都是Ce>La>Pr。但是转基因抗虫棉与常规棉相比,在稀土元素的吸收分配比例上却表现出较大差别:转基因抗虫棉根系中稀土元素含量明显高于常规棉亲本;地上部(叶片和茎部)表现相反,常规棉含量大于转基因抗虫棉。转基因抗虫棉稀土元素吸收分配特性发生了明显变化,应当根据其特点制定稀土肥料使用办法。但是发生上述变化的机理需要进一步深入研究。     

基因型差异对棉花光合产物生产和分配的影响及遗传改良研究

通过研究转双价基因(Cry1Ac CpTI)、转单价基因(Cry1Ac)抗虫棉以及常规棉三种基因型棉花光合产物生产和积累分配规律表明,三种基因型棉花光合速率峰值均出现在蕾期和花期,但峰值差异不显著。转基因棉花(单价和双价)花前光合产物积累量降低是生物学产量降低的主要原因;花后光合产物输出率提高是转基因棉花维持产量的主要因素。转基因棉花大量花后光合产物束缚在铃壳中导致转基因棉花铃重较低。在转基因棉花育种中应加强花前光合产物积累量和花后光合产物棉铃有效利用率的选择。     

施钾对不同转基因棉花品种光合特性及产量和品质的影响

 在田间试验条件下,研究了施钾对转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41、转Bt基因抗虫棉国抗1号和常规棉泗棉3号光合特性和产量及品质的影响。结果表明,施用钾肥能不同程度地提高不同转基因棉花品种的叶绿素含量、叶面积指数(LAI)、叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、叶绿素荧光动力学参数PSⅡ、最大光化学量子效率(F_v/F_m)、PSⅡ潜在光化学活性(F_v/F_o),从而提高棉花叶片的光合性能。施钾还提高了转基因棉花干物质量及分配到生殖器官的比例,增加了棉花总成铃数、铃重和衣分;施钾处理的中棉所41、国抗1号和泗棉3号的皮棉产量较未施钾处理分别增加5.8%,11.8%和7.0%,棉纤维的主要品质指标也得到改善。转Bt基因抗虫棉国抗1号比转Bt+CpTI基因抗虫棉中棉所41和泗棉3号对钾肥更为敏感。     

绿盲蝽危害后转Bt基因棉花嫩叶的几个生理指标变化特征分析

 以转Bt基因棉品系苏抗310和其轮回亲本泗棉3号为材料,研究绿盲蝽危害后转Bt基因棉花顶部嫩叶的几个相关生理指标的变化特征。结果表明：绿盲蝽危害后,棉花顶叶的叶绿素、可溶性蛋白和游离氨基酸含量显著降低,说明绿盲蝽危害后,棉花顶部嫩叶氮代谢受到一定破坏,引起叶绿素含量的下降,这对叶片成熟后光合作用是不利的。棉花顶部嫩叶受危害后,缩合单宁含量提高和苯丙氨酸解氨酶（PLA）活性增强,表明棉花植株抵御盲蝽危害能力提高,但转Bt基因棉品系顶部嫩叶缩合单宁含量和PLA活性低于非转Bt基因棉品种;即使是绿盲蝽危害后的顶部嫩叶也均未达到非转Bt基因棉品种正常水平,这可能是导致转Bt基因棉盲蝽危害加重的原因之一。棉花顶部嫩叶受害后,非转Bt基因棉泗棉3号可溶性糖含量降低,而转Bt基因棉品系苏抗310升高;非转Bt基因棉品种受绿盲蝽危害后顶部嫩叶可溶性糖含量降低,不利于绿盲蝽的发生,而转Bt基因棉品系受危害后顶部嫩叶可溶性糖含量上升,不利于对绿盲蝽的危害控制,这可能是转Bt基因棉绿盲蝽危害重于非转Bt基因棉的又一原因。     

双价转基因抗虫棉中棉所45的丰产性及生理特性研究

以抗虫棉33B和sGK321为对照品种,研究了双价转基因(Bt CpTI)抗虫棉中棉所45的农艺性状、生理生化特性及产量和纤维品质特性.结果表明:虽然中棉所45的营养生长速率低于33B和sGK321,但其生殖生长速率高于33B和sGK321;中棉所45的CAT和POD活性高于sGK321,低于33B,中棉所45的SOD活性和叶绿素含量显著高于33B和sGK321,而MDA含量低于33B和sGK321;表明中棉所45的抗氧化酶活性较强.中棉所45结铃性强,铃大,衣分高,因而其产量高,纤维品质好.由此说明,中棉所45生长发育协调性较好,叶功能好,早熟不早衰,具有较高的丰产性和抗逆性.     

风、蜜蜂因素对转Cry1Ac基因棉花花粉介导的基因漂移的影响

在温室内人工创造风力和释放传粉昆虫蜜蜂的条件下,应用PCR和蛋白试纸条结合的方法检测外源Cry1Ac基因通过花粉漂移至非转基因棉的频率和距离.结果表明:风力处理和蜜蜂处理的基因漂移频率均显著高于空白对照.漂移至非转基因亲本棉石远321的频率显著高于陆地棉中棉所35和海岛棉吉扎1号.漂移至石远321的频率随距离远近差异显著,而漂移至中棉所35和吉扎1号的频率在不同距离上差异不显著.风力处理共检测到阳性样本72个,在检测范围内,漂移至石远321的最远距离为25.6 m,漂移至中棉所35和吉扎1号的最远距离均为19.2 m.蜜蜂处理中共检测到阳性样本75个,在检测范围内,漂移到常规棉的最远漂移距离均达到设置最远处36 m,并在此处达到峰值.本研究可为转基因棉花基因漂移生态风险性评估提供参考.     

转Bt基因抗虫棉叶片光合生产特征的探讨

 2003—2004年在江苏高肥力棉田,对9个转Bt基因棉花品种(系)的生长发育特点及其光合生产特征进行了研究。结果表明,中棉所29等3个转Bt基因杂交种在盛蕾期至盛铃期表现为叶绿素和可溶性糖含量高,净光合速率强,生殖器官干物质高,成铃强度大,蔗糖转化酶活性较高,光合生产表现为全生育期旺盛型;常规转Bt基因抗虫棉GK19和GK99088盛花前叶绿素含量、净光合速率和可溶性糖含量等光合生产特征旺盛;科棉4号和鲁棉研22表现为盛花后叶绿素含量,净光合速率,可溶性糖等光合生产特征旺盛;sGK321和鲁棉研16整个生育期叶绿素含量、叶片光合速率等光合生产特征较弱。相关分析表明,叶片蔗糖转化酶活性和生殖器官干重、成铃强度呈显著正相关,相关系数分别为0.9842^**和0.8699。生产上应根据不同类型Bt棉的光合生产特征,采取不同的促控措施,以发挥光合生产潜力,提高产量。     

不同类型棉花品种对扶桑绵粉蚧个体发育特征及其适应性的影响

 研究了转基因、非转基因等6个不同棉花品种以及棉叶中可溶性糖、可溶性蛋白、棉酚含量对扶桑绵粉蚧生长发育、繁殖特性的影响,结果表明：扶桑绵粉蚧在各品种棉花上都能危害,且在发育历期、产卵量和存活率等方面均存在明显差异。中棉所41上扶桑绵粉蚧产卵量、寿命、净增殖率R₀、内禀增长率r_m与周期增长率λ数值最大,种群加倍时间DT值最小,为该虫最适宜棉花品种;而中棉所59上产卵量、寿命、R₀、r_m、λ值最小,死亡率与DT值最大,为该虫最不适宜品种。嫩叶棉酚含量与2龄若虫历期成极显著正相关,棉酚含量与扶桑绵粉蚧寿命、产卵量显著负相关,表明棉酚对扶桑绵粉蚧生长发育有重要影响,并对该虫繁殖、存活能力有一定抑制作用。     

Preliminary Study on the Sourcesink Relationship of Bt Transgenic Cotton

以转Ｂｔ基因抗虫棉中棉所３０（ＣＣＲＩ３０）及其对照品种中棉所１６（ＣＣＲＩ１６）为材料,在大田和温室盆栽条件下初步研究了Ｂｔ抗虫棉源库器官的发育特点和源库关系。试验结果表明,转Ｂｔ基因抗虫棉中棉所３０的光合叶面积及根系活力均低于对照品种中棉所１６,源器官的功能较为低下;但前者库器官的活性较强,对同化物的竞争能力高于后者。虽然中棉所３０在盛花期和结铃期提高了叶片中１４Ｃ同化物的输出率,但仍然不能从根本上解决源器官的制造能力和库器官需要之间的矛盾。文中提出了Ｂｔ抗虫棉生产中栽培措施的主攻方向。     

新疆北部地区转Bt基因棉外源杀虫蛋白表达时空动态研究

 为研究新疆北部地区转Bt基因棉外源杀虫蛋白时空表达规律,2009年和2010年以中棉所43、GK62、GK19和sGK321等4个转Bt基因抗虫棉为试验材料,利用ELISA技术对其不同器官的Bt杀虫蛋白进行测定。结果表明：年度间不同转基因抗虫棉品种Bt 杀虫蛋白时空变化趋势基本一致,只是2年的Bt杀虫蛋白表达量不同,有些品种年度间差异明显;Bt杀虫蛋白含量因棉花器官的不同和棉花生育期的变化差异较大。各品种中Bt杀虫蛋白含量随棉花生育期的推进呈逐渐下降的趋势,以子叶期的子叶中的含量最高,子叶期、3叶期和7叶期的顶叶中的Bt杀虫蛋白含量明显高于现蕾期、开花期、结铃期和吐絮期的顶叶、蕾、花瓣和幼铃;棉蕾在现蕾期的Bt杀虫蛋白含量高于开花期和结铃期;花瓣在开花期的Bt杀虫蛋白含量高于结铃期。在现蕾期,顶叶中的Bt杀虫蛋白高于棉蕾;在开花期,棉蕾中的Bt杀虫蛋白含量高于顶叶,后者又高于花瓣;在结铃期,嫩叶与棉蕾中的Bt杀虫蛋白含量高于花瓣与幼铃。研究结果说明转Bt基因棉花Bt杀虫蛋白的表达水平受棉花器官种类、棉花生育期、棉花品种和种植年份的影响。     

Bt棉对棉叶螨发生的影响及与次生代谢物质的关系

 为明确Bt棉对棉叶螨发生的影响及其与棉株次生代谢物质的关系,以4个Bt棉品种为材料,以不携带Bt基因的常规棉为对照,在大田和温室中调查了棉叶螨的发生趋势,室内观察了棉叶螨的发育历期,测定了不同品种棉花叶片的棉酚和单宁含量,以及取食不同棉花品种的棉叶螨羧酸酯酶的比活力。结果表明,棉叶螨在4个Bt棉品种上的发生显著重于非Bt棉中棉所12,取食4个Bt棉品种的棉叶螨发育历期均明显短于取食中棉所12的棉叶螨的发育历期。4个抗虫棉品种间棉酚和单宁含量虽有差异,但均显著低于中棉所12,而取食中棉所12的棉叶螨的羧酸酯酶比活力也显著低于4个Bt棉品种。Bt棉本身次生代谢物质含量的改变可能影响了棉叶螨的发生。