转双价基因棉田昆虫群落的多样性研究

2002-2003年在田间研究了转双价基因(CrylAc CpTI)棉田昆虫群落的多样性,并分析了昆虫群落多样性的时间格局,结果表明,4种类型棉田昆虫群落的多样性指数以双价棉田和Bt棉田最高,其次为常规棉田,常规施药田最低;害虫亚群落多样性指数以双价棉和Bt棉田最高,其次为常规用药田,常规棉田最低;天敌亚群落多样性指数以双价棉田最高,其次为常规棉田和常规用药田,Bt棉田最低,4种类型棉田昆虫群落的多样性时间格局总体变化趋势为5月升高,6月下降,7～9月又有所回升。     

转抗虫基因植物生物群落生态风险评价研究

20世纪80年代以来,植物基因工程研究突飞猛进,日新月异大量转基因植物应运而生.至今,各种类型转基因植物(包括抗虫植物、抗病植物和抗除草剂作物等)进大田试验的已不计其数,而且部分已商品化进入市场.     

转cry1Ab和epsps基因玉米C0030.3.5对土壤古菌丰度和多样性的影响

为探讨转基因玉米的生态安全问题,2015年分别于玉米拔节期、抽雄期、乳熟期和完熟期采集土壤样品,并采用荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,q PCR)和末端限制性片段长度多态性分析(Terminal restriction fragment length polymorphism,TRFLP)技术,研究了转cry1Ab和epsps基因玉米C0030.3.5种植对土壤古菌丰度和多样性的影响。结果表明:转cry1Ab和epsps基因玉米C0030.3.5(TM)和受体玉米DBN318(PM)的根际土和非根际土古菌数量为1.41×10~9~4.04×10~9copies·g~(-1)土,随生长时期的推进均呈现先升高后降低的变化趋势,同一生长时期和土壤样品采集区域,2种玉米古菌16S rRNA基因丰度间无显著差异。T-RFLP分析共获得15种不同长度的T-RFs,其中89 bp和184 bp片段为优势种群,同一生长时期和土壤样品采集区域每种优势种群在TM和PM间均无显著差异。土壤古菌Shannon指数除PM非根际土呈现先降低后升高的变化趋势外,其他均表现为先降低后升高再降低;TM和PM根际土古菌Evenness指数的变化趋势均为先降低后升高,而非根际土古菌Evenness指数表现为先降低后升高再降低。同一生长时期和土壤样品采集区域TM和PM的Shannon指数间及Evenness指数间差异均不显著。冗余分析(Redundancy analysis,RDA)显示土壤总氮和硝态氮含量对古菌群落结构有显著影响。主成分分析(Principal component analysis,PCA)表明,TM和PM土壤古菌群落在根际土和非根际土中均未发生明显分离,说明TM和PM土壤古菌群落组成无显著差异。上述结果表明:转cry1Ab和epsps基因玉米C0030.3.5土壤古菌丰度和群落结构组成与受体玉米DBN318无显著差异,古菌丰度和多样性主要受生长时期的影响,受土壤样品采集区域的影响不显著,土壤总氮和硝态氮是调控土壤古菌群落变化的关键因子。     

转cry1Ie基因抗虫玉米对根际微生物群落碳代谢的影响

转基因作物对土壤生态系统的影响日益引起人们的广泛关注。采用Biolog ECO微平板对转基因抗虫玉米IE09S034及其对应的受体玉米根际微生物群落碳代谢功能进行了比较研究。结果表明,转基因抗虫玉米IE09S034对根际微生物碳代谢功能无显著性影响,且发现年份和生育期是引起根际微生物碳代谢情况变化的主要因素。本文为转基因抗虫玉米IE09S034的环境安全性评估提供了新的依据。     

转Bt cry1F基因抗虫玉米对米蛾生长发育的影响

采用转Bt cry1F基因的32A91、32W09和X1132X 3个玉米品种及其对应的3种非转基因玉米为试材,分别饲养米蛾幼虫,比较转基因和非转基因玉米对米蛾生长发育的影响.结果表明,转cry1F基因玉米对米蛾幼虫存活率的影响均表现为显著降低;转基因玉米32W09饲养的米蛾成虫羽化率显著低于非转基因玉米XY420饲养...     

转基因玉米对田间节肢动物群落多样性的影响

【目的】明确转基因抗草甘膦(EPSPS)、抗虫(Bt Cry1Ab)玉米DBN9936对大田节肢动物群落多样性的影响,为转基因作物的生物安全提供基本数据。【方法】于2015年玉米生长季,在吉林四平伊通满族自治县实验基地,对比转基因玉米田与对照田节肢动物群落多样性与结构。在田间隔离条件下,采用直接观察法、陷阱法和纵剖茎秆等方法对田间玉米植株、地表和茎秆内的节肢动物数量和种类进行统计,分析比较节肢动物的功能群和多样性指数、优势集中性指数、均匀性指数等,并对节肢动物群落的相似度进行比较。【结果】玉米材料上的节肢动物群落由13目、44科组成。主要害虫是玉米蚜、双斑萤叶甲和亚洲玉米螟;捕食性天敌主要为草蛉、瓢虫和蜘蛛等。转基因玉米DBN9936整个生育期植株上的亚洲玉米螟、棉铃虫等鳞翅目靶标昆虫数量显著低于受体玉米DBN318和常规玉米先玉335;双斑萤叶甲的数量与受体玉米DBN318基本一致,但明显高于常规种先玉335,这体现出品种间的性状差异,而非转基因引起的次生害虫数量增大;其他各组处理田间非靶标节肢动物数量未发现显著差异。转基因玉米DBN9936喷施2倍草甘膦除草剂后2周和4周,对其田间节肢动物种类及数量进行调查,发现与DBN318、先玉335和未喷施除草剂的DBN9936相比,各个功能群内种类和数量上没有显著差异。收获期调查钻蛀性害虫的数量和危害情况,发现转基因玉米DBN9936的蛀孔数、活虫数、隧道长度和穗尖被害数等指标显著低于DBN318和先玉335,表现出对亚洲玉米螟和棉铃虫明显的抗性。转基因玉米DBN9936与非转基因玉米DBN318(对照)和常规玉米先玉335相比,田间节肢动物物种数、多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数等指标随时间变化的趋势基本一致,无显著差异。无论是否喷施除草剂,转基因玉米DBN9936与受体相比,节肢动物群落相似性指数呈现出逐渐上升并最终维持在高水平的变化趋势,即在生长季各个玉米品种的田间节肢动物群落会由最初的有一定差异逐步趋于一致。【结论】在本研究中,不同地块的节肢动物群落多样性的变化趋势基本相同,在7月中下旬至8月中旬出现明显的波动,结合气象条件记录和大田观察,可以认为是干旱和双斑萤叶甲暴发而导致群落多样性水平下降,主要体现在优势集中度上升和均匀度下降两个方面。这表明转基因玉米DBN9936田间节肢动物群落结构与受体品系DBN318和常规种先玉335基本相似,与对照相比该转基因玉米对非靶标节肢动物群落影响无显著差异。     

转Cry抗虫基因玉米对家蚕的安全性评价

家蚕可能通过取食漂移到桑叶上的玉米花粉从而受到转基因玉米中表达的Cry蛋白的影响。实验采用室内生物测试的方法评价了转cry1Ab和cry2Ab基因玉米GAB-3花粉对家蚕可能产生的影响,并采用在饲料中掺入蛋白的方式检测了转基因玉米中广泛使用的6种Cry杀虫蛋白对家蚕的毒性。当桑叶上GAB-3花粉密度为50粒·cm^-2时,对家蚕幼虫存活率无显著影响,达500粒·cm^-2时,家蚕14 d存活率为0;以10粒·cm^-2的GAB-3花粉饲喂家蚕幼虫7 d对其体重无显著不利影响,但延长饲喂时间或者当GAB-3花粉密度为50粒·cm^-2时,家蚕的体重显著低于对照组;转基因和非转基因玉米花粉处理14 d或更长时间的家蚕体重均低于无花粉处理组。与非转基因对照处理组相比,低于100粒·cm^-2的转基因玉米GAB-3花粉处理组家蚕的化蛹率、茧重、茧壳重和蛹重无显著差异,转基因玉米和非转基因玉米花粉处理均会延长家蚕幼虫的发育历期。GAB-3花粉对家蚕7 d的LC₅₀为261.18粒·cm^-2,随着处理时间延长,LC₅₀下降。测试的6种Bt杀虫蛋白对家蚕的毒性依次为Cry1C>Cry1Fa>Cry1B>Cry2A>Cry1Ab>Cry1Ac。目前,在中国接近商业化的转基因玉米中多采用的Bt杀虫蛋白为Cry1Ab和Cry2A,二者对家蚕的毒性较低,并且在实际生产中,家蚕接触到的转基因玉米花粉密度较低,因此转Cry抗虫基因玉米对家蚕的风险较低。     

转基因抗虫棉对土壤无脊椎动物群落的影响

选择连续种植传统非转基因棉、5年连续种植转基因抗虫棉和10年连续种植转基因抗虫棉的棉田为研究对象,调查了土壤0～20 cm的小型无脊椎动物的群落组成和多样性变化.结果表明,与种植传统非转基因棉相比,种植转基因抗虫棉对土壤小型无脊椎动物的种类和数量等没有显著性差异,但减少了双翅目的优势种群.种植5年转基因抗虫棉会降低土壤无脊椎动物的Simpson指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度.     

转Bt基因玉米的抗虫鉴定及杂种优势

【目的】研究转Bt基因玉米Zea may材料表达、产量潜力及杂种优势表现,为转基因材料遗传改良提供参考。【方法】以Reid群骨干系PH6WC及育成的自交系J1490、J1495、4DH10和外引系PH1CPS作母本,以Non-Reid为基础的转Bt基因材料6DH85、J1401、6DH222、8DH273和8DH279以及自选系J9D207、J1628、J1668为父本,按NCⅡ设计组配40(5×8)个杂交组合,对转Bt基因材料抗虫表现和产量潜力进行研究。【结果】通过回交转育系谱法处理后代获得转基因材料中的部分Bt基因丢失或者沉默,没有在子代中成功表达出相应蛋白。转Bt基因的杂交组合在一定程度上可以避免因虫害造成的产量损失,与对照品种相比,组合4DH10×8DH279表现最好,增产31.10%;组合J1495×J1401虽然含有Bt基因,且与其不含Bt基因的同父本组合相比增产效果明显,最高可增产65.77%,但与对照品种相比,仅增产10.04%。【结论】玉米转基因育种与常规育种相结合,对其跟踪测配,才有望培育出高产、抗虫优良品种。     

转cry1Ah基因玉米对根际土壤微生物群落结构的影响

采用传统的平板计数法分析根际土壤可培养细菌、真菌和放线菌数量;同时用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)和BIOLOG方法,对转cry1Ah基因抗虫玉米根部土壤微生物群落结构进行了研究.结果表明,在玉米的整个生长过程中,根部可培养的微生物随时间变化有一定的消长,但同一时间内转基因玉米与非转基因玉米二者根...     

转cry1Ab13基因玉米新种质的创制

【目的】构建包含抗鳞翅目害虫基因cry1Ab13的重组植物表达载体,并利用其创制对玉米螟Ostrinia furnacalis具有优良抗性的转基因玉米Zea may L.新种质。【方法】利用同源重组法将cry1Ab13基因连接到表达载体pCAMBIA3300-Bar上,获得以抗除草剂Bar基因为筛选标记的植物表达载体pCAMBIA3300-cry1Ab13-Bar。通过农杆菌介导法转化玉米自交系H99幼胚,对再生植株进行逐代除草剂筛选、PCR检测及T2代植株的Southern blotting检测、实时荧光定量PCR检测,并对转基因植株进行田间及室内抗虫性鉴定。【结果】构建了cry1Ab13基因的植物表达载体,转化玉米获得3株高抗玉米螟和1株抗玉米螟的T2代转基因植株。Southern blotting证明cry1Ab13基因已经整合到玉米基因组中,实时荧光定量PCR结果表明cry1Ab13基因已经在玉米植株内表达。抗虫性鉴定结果表明,与对照相比转基因植株对玉米螟的抗性显著提高。【结论】将cry1Ab13基因导入玉米并成功表达,显著提高了转基因玉米对玉米螟的抗性,为抗虫玉米新种质的创制奠定了基础。     

转基因玉米ZZM030对大型蚤（Daphnia magna）生长和繁殖的影响

为探讨抗虫耐除草剂转基因玉米ZZM030对水生生物的安全性,以浮游动物大型蚤(Daphnia magna)为研究对象,使用转基因玉米ZZM030及其非转基因对照亲本玉米祥249(X249)饲喂大型蚤28 d,检测转基因玉米ZZM030对大型蚤生长和繁殖的影响。28 d测试结果显示,与亲本X249组大型蚤相比,ZZM030玉米组大型蚤在存活率、体长、首次抱卵时间、首次产幼蚤时间、首次产幼蚤数、新生幼蚤总数等参数上没有显著性差异。28 d饲喂结果表明抗虫耐除草剂玉米ZZM030与X249非转基因亲本玉米对大型蚤具有同样的安全性。     

土壤外源钒施加对玉米中钒积累、亚细胞分布和非蛋白巯基含量的影响

本研究旨在探讨玉米对钒(V)的耐受性机制及富集机理。采用差速离心法和DTNB[5,5′-二硫代双(2-硝基苯甲酸)]比色法,研究了不同V浓度(0、100、200、300、500 mg·kg^-1)胁迫下,V在玉米中的积累、亚细胞分布和非蛋白巯基物质对V胁迫的响应。结果表明,V在玉米各部位中积累顺序为:根>叶>茎>>子实,其中74.8%~95.6%的V富集于根部。随着V胁迫浓度的增加,V的富集系数(BF)从0.061增加到0.306,而转运系数(TF)从0.336下降到0.108,从而降低了过量V对玉米茎叶的毒性。V主要积累于植物亚细胞组分的细胞壁(F1)和可溶性组分(F4)中,两者在茎叶中占总累积量的60.76%~75.75%,在根中占总累积量的82.66%~87.02%。土壤中一定的V浓度(V≤300 mg·kg^-1)可促进玉米幼苗体内非蛋白巯基(NPT)和植物螯合肽(PCs)的合成,植物也通过消耗谷胱甘肽(GSH)来合成植物螯合肽(PCs),从而降低V的毒性。因此,玉米幼苗抗V毒性的机制包括细胞壁沉积和重金属分区,以及非蛋白巯基化合物的合成。     

玉米赤霉素受体基因ZmGID1a的克隆及功能研究

为研究赤霉素(GA)受体GID (gibberellin insensitive dwarf),克隆编码玉米GID的同源基因ZmGID1a,分析其在物种间的保守性和系统进化关系。通过实时定量PCR分析该基因在玉米中的表达特性以及不同激素对该基因表达水平的影响。亚细胞定位确定蛋白在细胞核和膜上,利用酵母双杂技术分析Zm GID1a与GA负调控因子玉米DELLA-8和DELLA-9的互作。还分析了表达Zm GID1a转基因烟草的生理指标。这些结果表明Zm GID1a和其他已报道的同源蛋白功能相似。     

过表达玉米ZmSC1基因增强转基因拟南芥的耐盐性

旨在从玉米中克隆耐盐相关基因ZmSC1,分析其分子特征并在拟南芥中研究其耐盐性的生物学功能。以玉米B73为试验材料,克隆ZmSC1全长序列,与其他物种进行同源性比对,解析其盐诱导表达模式和亚细胞定位情况,将ZmSC1转入到拟南芥突变体atsc和野生型中,观察在盐处理下种子萌发率和主根根长情况,利用荧光定量PCR分析相关逆境（140 mmol·L^-1胁迫）基因的表达量。结果表明,ZmSC1基因全长为423 bp,编码141个氨基酸,ZmSC1和小麦、拟南芥中已知的TaSC1、AtSC1具有较高保守性。烟草细胞瞬时表达、玉米原生质体亚细胞定位研究表明ZmSC1定位于细胞膜中。生物学功能研究发现在140 mmol·L^-1的NaCl的盐处理下,相比较于拟南芥突变体,回补植株拟南芥的种子萌发率和主根根长得到了明显改善,这说明ZmSC1基因可以回补拟南芥同源基因AtSC1突变体植株在盐胁迫下的表型。ZmSC1基因过表达拟南芥植株的种子萌发率和主根根长也显著高于野生型植株。荧光定量PCR结果显示相较于野生型,在过表达植株中AtRD29A、AtSOS2、AtSOS3、AtCDPK1等胁迫相关基因的表达量也明显增强。研究结果表明TaSC1、AtSC1的同源基因ZmSC1对提高拟南芥的耐盐性具有重要作用。     

Heterosis of maize photosynthetic performance

Four maize inbred lines with different photosynthetic rates and their two hybrids were used as test materials, and the diurnal variations of their photosynthesis parameters in the silking stage were measured to study the heterosis of photosynthetic performance. Results showed that net photosynthetic rate (Pn), transpiration rate (Tr) and stomatal conductance (Gs) all presented an obvious single-peaked curve in a day, with the peak values occurring at 10:00–12:00, 12:00, 10:00–12:00 a.m., respectively, while water use efficiency (WUE) had a “V” type variant trend, with the lowest value appearing at 12:00. The diurnal variation of Pn and Tr was correlated markedly with Gs, suggesting that Gs played an important role in regulating the diurnal variation of Pn and Tr, and Pn, Tr and Gs had a higher heterosis in the afternoon than in the morning, while the WUE was in reverse, indicating that maize hybrid had higher resistance to the high temperature and dehydration in the afternoon, which provided a new path to select varieties with a high net photosynthetic rate. __________ Translated from Chinese Journal of Applied Ecology, 2007, 18(5): 1049–1054 [译自: 应用生态学报]