不同抗虫遗传背景对棉花经济性状的影响

为培育高产、优质、抗病虫的棉花新品种,本实验以一组转基因抗虫棉为材料,对不同类型抗虫棉的经济性状,农艺性状,早熟性,抗红铃虫和抗黄萎病进行了研究。结果表明,转(Bt+CpTI)基因抗虫杂交棉新组合667表现为高产,纤维品质优良,高抗红铃虫、耐黄萎病,综合性状好。在参试材料中,双价抗虫棉优于单价(Bt)抗虫棉;杂交抗虫棉优于常规抗虫棉。利用外源抗虫基因转导的棉花新材料为杂交亲本,可以培育出丰产优质的高抗虫的棉花新品种。

抗虫转基因水稻及其杂交水稻对土壤微生物群落多样性与组成的影响

微生物是土壤物质循环与肥力演变的驱动者,其群落组成关系到土壤微生态系统的稳定与可持续性。对抗虫转基因水稻土壤微生物群落变化的研究是其环境安全性评价的重要内容。本研究基于细菌16S rRNA基因和真菌ITS基因的高通量测序,分析了田间试验中抗虫转基因水稻‘MFB’及其转基因杂交水稻‘闽丰A/MFB’‘天丰A/MFB’和‘谷丰A/MFB’与非转基因常规水稻‘闽恢3301’及杂交水稻‘天优华占’的土壤微生物群落多样性与组成的差异,并得出以下结果。首先,与两个非转基因水稻品种相比,抗虫转基因水稻及转基因杂交水稻均能显著增产(P<0.05)。同时,高通量测序结果表明,除水稻成熟期的土壤真菌群落外,与‘闽恢3301’相比‘MFB’的土壤细菌或真菌群落的α-多样性指数Chao1、Observed_species和Shannon均有所提高,且分别在水稻成熟期或分蘖期达到显著性水平(P<0.05);水稻齐穗期转基因杂交水稻‘闽丰A/MFB’‘天丰A/MFB’和‘谷丰A/MFB’的土壤细菌及真菌群落的多样性指数Shannon均介于‘MFB’与‘天优华占’之间;微生物群落β-多样性分析结果表明,本田间试验中不同品种水稻土壤细菌或真菌的群落组成均没有显著差异。但与‘闽恢3301’相比,稻田土壤细菌中丰度最高的变形菌门的相对丰度在‘MFB’土壤中明显增加,且在水稻分蘖期及成熟期达显著水平(P<0.05),而土壤真菌中丰度最高的子囊菌门的相对丰度在‘MFB’土壤中明显减少,且在水稻分蘖期及齐穗期差异显著(P<0.05);水稻齐穗期‘闽丰A/MFB’‘天丰A/MFB’和‘谷丰A/MFB’的土壤变形菌门或子囊菌门的相对丰度也均介于‘MFB’与‘天优华占’之间。此外,通过对微生物群落的功能组成预测可见,随水稻生长,‘MFB’与‘闽恢3301’的土壤细菌群落功能组成间差异存在增大的趋势。综上所述,本研究田间试验中,抗虫转基因水稻及其转基因杂交水稻在增产的同时提高了稻田土壤细菌或真菌群落的多样性,改变了主要细菌或真菌种类的相对丰度,但对细菌或真菌的群落及功能组成的影响不显著。

植物抗虫防御研究概述

昆虫与植物之间的互作关系及协同进化一直是人们关注的热点。经过长期进化,植物形成了针对不同害虫的复杂的防御方式,通过研究植物抗虫防御反应机制,合理开发利用参与植物防御反应的各种防御物质,既可以直接或间接地降低植食性昆虫的种类和数量,又可以减少化学农药使用量。对植物抗虫防御反应类型、防御反应信号分子、防御相关酶类以及防御代谢物进行了综述,以期为植物抗虫防御反应研究提供理论依据。

转Bt+GNA双价基因抗虫棉花中抗虫基因及其抗虫性的遗传稳定性

采用PCR和PCR Southern跟踪检测 ,Bt和GNA两个抗虫基因在转Bt+GNA双价基因抗虫棉花TL1的 3个连续世代均稳定存在 ,完全连锁遗传 ;室内棉铃虫生物测定表明 ,该转基因植株的 3个世代都高抗棉铃虫 ,各世代之间抗性水平一致 ,没有显著性差异 ;温室蚜虫抗性试验显示 3个世代均对蚜虫具有较好的抑制作用 ,且抑制效果相当。因而 ,两个抗虫基因在转Bt+GNA双价基因抗虫棉花TL1中能稳定地遗传和表达。

作物抗虫种质资源的研究与应用

农业害虫给农作物产量和品质造成了重大经济损失 ,利用农作物抗虫特性 ,选育和种植抗虫品种是防治虫害最经济、有效的措施。抗虫种质资源是进行农作物抗虫育种的基础。目前 ,作物抗虫资源的研究涉及抗虫材料的收集、鉴定、评价、保存、利用以及抗虫种质资源创新等方面 ,对农作物抗虫基因的发掘与应用、抗虫品种的培育产生了积极促进作用。

转基因抗虫杂交棉——中棉所52

中棉所52（原代号GKz中杂A49—668、中抗杂5号）是由中国农业科学院生物技术研究所提供抗虫基因，经中国农业科学院棉花研究所多年选育而成。该杂交种母本来源于自育丰产抗病品系P5，父本来源于国产转基因抗虫棉GK1。2001——2003年参加国家黄河流域棉花品种区域试验，2005年获得国家转基因生物安全证书，同年3月通过国家农作物品种审定委员会审定。

杨树抗虫基因工程研究进展

WANG Yongfang, GAO Baojia, ZHENG Junbao, ZHEN Zhixian (Forestry College of Hebei Agricultural University, Baoding 071000)

抗虫耐除草剂玉米杂交种瑞丰1号-双抗12-5对3种主要鳞翅目害虫的抗性

本试验用田间接虫和室内生测方法,研究国产转基因玉米杂交种瑞丰1号-双抗12-5(RF1-12-5)对3种主要的玉米鳞翅目害虫亚洲玉米螟、黏虫、棉铃虫的抗性。田间结果表明:RF1-12-5对亚洲玉米螟、棉铃虫的抗性在相应的鉴定时期均达到高抗水平,RF1-12-5心叶期对黏虫的抗性为抗性水平。室内鉴定结果表明:心叶期,RF1-12-5对亚洲玉米螟抗性起效较慢,饲喂48~72 h后校正死亡率分别为63.97%、77.14%、88.00%;吐丝期饲喂48 h后校正死亡率达100%,抗性显著;籽粒期饲喂24、48、72 h后校正死亡率分别为68.86%、83.96%、98.03%。心叶期饲喂24 h后对黏虫基本无抗性效果,但48、72 h后的校正死亡率分别达到94.64%、100%。吐丝期饲喂24 h后对棉铃虫抗性达到87.59%,48 h后对棉铃虫校正死亡率达到100%,抗性较强。总体来看,RF1-12-5田间对亚洲玉米螟、棉铃虫抗性较高,对黏虫抗性略低;室内心叶期对亚洲玉米螟抗性较弱,但在其他时期对亚洲玉米螟、黏虫、棉铃虫均表现了较好的抗性。因此RF-12-5具有推广应用的潜力。

外用茉莉素诱导植物抗虫性研究进展

茉莉素是一类可以激活一系列植物抗虫防卫反应的重要内源信号分子。该文综述了茉莉素在植物体内的抗虫作用,外用茉莉素对植物诱导抗虫性的影响,及其化学和分子机制,茉莉素诱导抗虫反应的收益和成本,并展望了茉莉素可能的应用前景。

转抗虫基因107杨对根际和内源细菌群落的影响

为研究转抗虫基因对根际和内源细菌群落的影响,以转抗虫基因107杨田间对比试验林为对象,采用高通量测序技术对转基因株系和对照株系根际土壤细菌、树干韧皮部和根系内生细菌群落结构组成及多样性进行对比分析。结果显示:(1)土壤样品中有效序列平均在30000以上,杨树组织有效序列平均在300000以上。(2)转基因株系细菌物种组成与对照株系的极其相似,酸杆菌门与变形菌门为转基因和非转基因株系根际土壤的优势菌门,占比分别为16.6%和21.9%;蓝藻菌门和变形菌门为转基因和非转基因株系韧皮部的优势菌门,所占的比率分别为54.8%和59.2%;变形菌门为转基因和非转基因株系根部的优势菌门,所占的比率分别为40.7%和58.8%。(3)转基因和非转基因株系在细菌群落的丰富度和多样性上均没有表现出明显的差异,但不同部位之间差异显著。结果表明:转基因107杨没有对根际土壤和内生细菌造成显著影响,明确了转抗虫基因107杨不同部位细菌群落特征,为转抗虫基因107杨的生物安全评价提供了有益的参考。

‘44号’抗虫黑杨基于根段组培再生和遗传转化体系的建立

[目的]以美洲黑杨和转BtCry1Ac欧洲黑杨的杂交子代‘44号’抗虫黑杨作为试验材料,采用无菌苗根基部为外植体,建立高效稳定的组培再生体系和黑杨遗传转化体系。[方法]以‘44号’抗虫黑杨无菌苗0.5~1.0 cm的根基部为试验材料,研究不同激素配比对根系不定芽的诱导和生根的影响,探索根系对草铵膦的临界耐受浓度,以农杆菌介导法进行遗传转化,并通过β-葡萄糖苷酸酶(GUS)基因染色实时监控和鉴定阳性植株。[结果]筛选出‘44号’抗虫黑杨根系诱导不定芽最优培养基为:WPM+20 g·L^(-1)蔗糖+7.8 g·L^(-1)琼脂+0.25 mg·L^(-1)6-BA+0.05 mg·L^(-1) NAA,分化率为86.67%;不定芽生根的最优培养基为:WPM+0.075 mg·L^(-1) NAA+7 g·L^(-1)琼脂+0.1 g·L^(-1) AC,生根率为75.00%。通过根系草铵膦抗性筛选梯度试验,确定根系对草铵膦筛选最适遗传转化筛选浓度为0.8 mg·L^(-1)。采用农杆菌介导法将外源基因转入到根中,经不定芽诱导和生根两个阶段获得再生植株苗,经特异引物进行PCR鉴定,31个外植体中阳性植株为9株,转化效率为29.0%。[结论]建立了‘44号’抗虫黑杨根系的再生和遗传转化体系,为黑杨派杨树的高效基因转化提供了途径的同时,也为以‘44号’抗虫黑杨为基础,通过转基因技术聚合更多的优良性状,提供了重要的技术支撑。

林木抗虫性与抗虫化学机制

林木抗虫性是林木育种和营林生产中的一项重要技术指标 ,是指由树木遗传特性所决定的 ,以林木生物物理、生物化学因子为基础 ,对昆虫行为和生物化学产生影响的一种防御体系 .根据林木对害虫的作用特点 ,将林木的抗虫性分为 3类 :拒虫性、抗生性、耐虫性 .林木抗虫机制主要包括林木对害虫的抗性防卫、林木抗虫的化学机制及遗传机制等 .众多研究表明 ,林木的拒虫性、抗生性、耐虫性均与林木所含的抗虫化学物质密切相关 .林木抗虫化学物质包括营养物质和次生代谢物质两大类 ,共同影响昆虫的行为、生长发育和繁殖 .目前对林木抗虫性的分级和评价还缺乏系统性 ,但人工接虫技术是林木抗虫性鉴定的基本方法 .

基于转基因741杨与新疆杨杂交创制抗虫非整倍体毛白杨新种质

【目的】以转BtCry3A基因三倍体741杨为母本与二倍体新疆杨为父本进行人工杂交,以期快速获得非整倍体毛白杨抗虫优良新种质。【方法】采集转基因741杨雌花枝、新疆杨雄花枝进行人工授粉杂交,收集即将脱落的花序,通过胚挽救技术获得杂交子代。通过聚合酶链式反应(PCR)检测杂交子代是否含有BtCry3A基因;通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)对BtCry3A基因在母本与子代中的表达量进行分析。以二倍体新疆杨为参照,通过流式细胞技术检测杂交子代的倍性;并对子代幼苗表型进行初步观测分析。【结果】(1)通过对未发育成熟种子进行胚挽救获得8个杂交子代,其中6个杂交子代后续生长状态良好,5个子代遗传了母本的BtCry3A基因。(2)RT-qPCR检测显示,BtCry3A基因在5个子代中的表达量均高于母本,其中3#表达量为母本12倍;(3)初步判定子代1#为超四倍体,子代2#、4#、8#为非整倍体,子代3#可能为非整倍体或四倍体;(4)杂交子代表型差异大,5个杂交子代叶形、叶片大小、节间距等均不相同,其中3#和8#生长势优于亲本。【结论】通过转BtCry3A基因三倍体741杨与二倍体新疆杨杂交,快速获得了具有BtCry3A抗虫基因且发生形态变异的非整倍体毛白杨新种质,其中子代3#因抗虫基因表达量显著高于母本,且生长势优于双亲,可作为优良潜在非整倍体毛白杨新种质进行后续抗虫性测试。

转抗虫耐除草剂基因玉米对根际细菌群落结构和功能的影响

抗虫耐除草剂是转基因玉米的最主要性状,根际土壤细菌是转基因植物生态风险评估中的重要监测对象,目前关于转抗虫耐除草剂基因对玉米根际土壤细菌群落结构和功能的影响尚不清楚。本研究以华兴单和罗单2个转基因玉米品种及其亲本为研究对象,采用高通量测序技术并结合PICRUSt功能预测,分析转基因对玉米根际细菌群落结构和功能的影响。结果表明:①转基因对细菌主要门和属的组成及丰度没有显著影响,但对硝化螺菌门、鞘氨醇单胞菌属和硝化螺菌属等丰度有显著影响。②冗余分析表明,土壤pH、电导率及速效磷对细菌群落结构具有显著影响,但转基因的影响并不显著。③PICRUSt功能预测结果表明,转基因对31种二级功能没有显著影响,对氮磷循环功能影响也不明显;而玉米品种和生长阶段对25种二级功能具有显著影响,而且品种也是影响氮磷循环相关功能的重要因素。研究显示,转基因对玉米根际细菌群落结构及功能并无显著影响,而玉米品种和生长阶段的影响则更为显著。

硫苷抗虫功能应用研究及其进展

硫苷是十字花科蔬菜中一类重要的亲水性次生代谢产物,作为防御产物存在于植物的整个生命周期。硫苷降解产物异硫氰酸酯提纯后产物的杀虫效果可以媲美商业杀虫剂。为了助力植物源杀虫剂的开发,对硫苷发现、化学合成、抗虫研究及应用进展等进行综述。

褐飞虱唾液内生菌对抗虫水稻过氧化氢酶的影响

为了解褐飞虱唾液内生菌是否引起植物体内过氧化氢酶活性的改变,采用褐飞虱直接刺吸和人工模拟褐飞虱刺吸的方法处理感虫水稻和抗虫水稻,提取并测定了水稻过氧化氢酶的活性。结果表明,在最初的4 h,褐飞虱直接取食水稻,表现出降低抗虫水稻的CAT活性;而无菌唾液模拟刺吸则使得抗虫水稻B5叶片部位的CAT酶活升高。说明褐飞虱唾液中的某些内生菌能抑制水稻的CAT酶活。本研究结果将为进一步明确植物-昆虫-内生菌的互作提供实验依据。