科学家研究揭示Bt抗虫玉米能减少化学杀虫剂用量

中国农业科学院植物保护研究所联合多家高校和科研单位研究揭示,Bt抗虫玉米品种能有效控制鳞翅目害虫的发生与危害,并降低玉米籽粒因虫害产生生物毒素的含量。相关研究成果发表在《植物生物技术》上。

转基因抗虫玉米对草地贪夜蛾的防控

作为世界范围内重要的粮食作物,玉米的健康生长备受关注。随着种植面积的增大导致玉米病虫害大幅增加。草地贪夜蛾是近几年入侵我国的一种重大农业害虫,已经对玉米造成了极大的危害。由于其并非本国新生物种,在入侵我国之前已经接受过多国的化学药剂防控,具有极强的抗药性。转基因作物技术作为全球研发热点,且转基因抗虫作物在我国逐渐走向成熟,为我国主要经济作物的发展提供了新的机遇,因此培育和种植转基因抗虫玉米成为解决草地贪夜蛾的关键。

转基因抗虫玉米Bt蛋白表达量的研究

应用酶联免疫吸附测定法(ELISA)定量检测转基因抗虫玉米不同生长期不同部位的Bt蛋白表达量。结果显示:Bt毒蛋白在玉米乳熟末期的第15叶中表达量(0.225%)最高,在花粉中表达量(0.011%)最低。叶、茎、髓、花丝、穗轴及粒的Bt蛋白含量及比例随着作物的生长呈上升的趋势。Bt毒蛋白最低检出量为0.5ng/mL。

转基因抗虫玉米环境安全性及我国应用前景

转基因抗虫玉米在生产上应用对于促进玉米增产、保障国家粮食安全具有巨大潜力。种植转基因玉米的环境安全性是公众对于应用这一生物技术产品最为关心的问题。本文从基因漂移、对玉米田节肢动物多样性的影响、靶标害虫的抗性及其治理策略和转基因抗虫玉米研发应用现状及其经济效益等方面对转基因抗虫玉米的生态影响研究进行了回顾,分析了种植转基因抗虫玉米的潜在生态风险,展望了我国转基因抗虫玉米的应用前景。

转Bt基因抗虫玉米对亚洲玉米螟幼虫取食行为的影响

室内研究了转cry1Ab杀虫蛋白基因的Bt抗虫玉米MON81 0和Bt1 1对亚洲玉米螟Ostriniafurnacalis初孵幼虫和3龄幼虫的取食行为、取食选择性和存活率的影响。在48h的非选择性试验中玉米螟初孵幼虫在MON81 0和Bt1 1玉米心叶组织上的幼虫取食率随时间的增加而下降,在对照玉米上的幼虫取食率随时间的增加而上升,两者间差异极显著。初孵幼虫接虫到MON81 0和Bt1 1玉米叶片48h的累计死亡率分别为67 .5 %和47 .5 % ,而在对照玉米上死亡率均为0. 3龄幼虫在Bt和非Bt玉米穗轴组织上的幼虫取食率随时间的增加呈上升趋势,第48h时在Bt和非Bt玉米上的幼虫取食率分别达到77 5 %和1 0 0 % ,差异极显著。选择性试验中,第4～48h内,初孵幼虫在Bt玉米上的幼虫取食率呈下降趋势,第48h时MON81 0和Bt1 1与各自非Bt对照的组合中初孵幼虫的累计死亡率分别为2 5 .0 %和1 7. 5 % ,二者差异不显著。3龄幼虫在Bt玉米和非Bt玉米上的幼虫取食率均随时间的延长而增加,但在非Bt玉米的幼虫取食率增加速度快,与Bt玉米差异极显著。Bt玉米对玉米螟幼虫取食有抑制和忌避作用。

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。

转Cry1Ac基因抗虫玉米Bt-799对田间节肢动物群落多样性的影响

【目的】安全评价是转基因品种研发的重要保障,为明确转基因玉米Bt-799在生物多样性影响方面的安全性,并为其在吉林春玉米区种植提供安全保证,开展了转基因玉米Bt-799对田间节肢动物群落多样性影响的研究。【方法】综合利用直接观察法和地面陷阱法,以多样性指数、均匀度指数、优势度指数等参数以及主要种群动态作为评价指标,系统研究转基因玉米Bt-799对田间节肢动物群落多样性的影响。【结果】转基因玉米Bt-799较之对应的非转基因对照郑58在田间节肢动物群落结构参数、主要种群动态等方面均无显著差异。【结论】转Cry1Ac基因玉米Bt-799在吉林省种植,不会对田间节肢动物群落多样性造成显著不良影响。

转基因抗虫玉米的定量检测

建立高效、快速、准确的抗虫转基因玉米MIRl62转化体特异性实时荧光PCR（real—timePCR）检测方法。采用SYBRGreenI和Taqman探针2种定量方法对抗虫转基因玉米MIRl62进行了检测研究。SYBRGreenI法MIRl62转化体特异性片段和内标基因zSSIlb的熔解曲线均表现为单一峰，扩增特异性强；二者的扩增效率均在90％100％之间，标准曲线相关系数帮均大于0．998。2种定量方法的检测限（LOD）均为24个拷贝，定量限旺D0为48个拷贝，灵敏度较高。重复测试结果表明，SYBRGreenI法的标准偏差（㈣变化范围为0．05～0．13，相对标准偏差（RSD）范围为0．17％～0．40％，Taqman探针法的SD变化范围为0．03～0．14，RSD范围为0．11％～0．44％，说明2种定量检测方法具有良好的重复性和精密度。对MIRl62含量为3％、1％和0．5％的混合样品的定量结果为：3．13％、1．09％、0．53％（SYBRGreenI法）和3．07％、1．02％、0．50％（Taqman探针法），RSD均小于10％，T检验分析表明2种定量方法定值结果差异不显著。本研究建立的2种实时荧光定量PCR均可有效对转基因玉米MIRl62进行定量检测，可根据不同实际需求及实验室条件进行选择相应的检测方法。

转基因抗虫玉米CM8101对根际土壤主要理化性质和功能酶活性的影响

为了评价转基因抗虫玉米CM8101对土壤生态系统的影响,本实验研究了其对土壤主要理化性质和功能酶活性的影响。连续2年,在玉米苗期、花期和成熟期,采用抖落法采集根际土壤样品,通过室内测定,分析了转基因抗虫玉米CM8101对根际土壤含水量、pH、脲酶和酸性磷酸酶活性的影响。与对应的非转基因玉米相比,转基因抗虫玉米CM8101的根际土壤含水量、pH、脲酶和酸性磷酸酶活性没有显著性变化,说明转基因抗虫玉米CM8101对土壤生态系统具有安全性。

转基因抗虫玉米商业化种植层面经济影响的国际比较

转基因抗虫玉米（Bt玉米）能够提高单产、减少农药的使用量，其商业化种植生产层面的影响主要体现在单产和成本收益两个方面，针对这两个方面，本文综合了全球几个转基因玉米种植国家的相关研究．进行了分析和讨论。

转基因抗虫玉米MON810转化事件的研究及应用

目前全球被批准商业化的玉米转化事件达148个,转基因抗虫玉米中MON810转化事件的商业化程度最高,全球有26个国家和地区批准其用于种植或饲料食品加工。我国从2002年开始允许进口MON810品系转基因玉米用于饲料食品的加工原料。鉴于MON810在中国的专利将在2020年过期,为了进一步应用该转化事件,本文综述了有关MON810转化事件的分子生物学特征、检测方法、杀虫效果、安全评价、国内外应用现状,供相关从业者参考。

转基因抗虫玉米对亚洲玉米螟生长发育和实验种群增长的影响

以两个转Bt抗虫基因玉米品系G03-2396、G03-2739和1个常规对照品种苏玉16为材料，研究其对亚洲玉米螟幼虫生长发育和实验种群消长动态的影响。结果表明：①两个转基因玉米材料的心叶组织对玉米螟低龄幼虫的毒性很强，1龄幼虫取食这两个转基因玉米心叶组织后8d死亡率超过97％；2龄幼虫取食心叶组织8d后死亡率超过80％；1-4龄幼虫或全部死亡不能化蛹，或平均蛹重与对照品种相比显著降低，仅5龄幼虫各测定指标与对照品种相比差异不显著；两个转基因玉米材料的雌穗组织对玉米螟幼虫的毒性较低，即使低龄幼虫取食8d后的死亡率与对照苏玉16相比差异也不显著。②玉米螟高龄幼虫取食两个转基因抗虫玉米心叶后，存活的部分幼虫化蛹羽化后的成虫寿命明显缩短，单雌产卵量显著下降，甚至卵的孵化率也有所降低。表明所选的两个转成基因玉米品系对玉米螟的毒性具一定的后续效应。

转基因抗虫玉米转育株Bt蛋白的表达特性分析

为了对转基因抗虫玉米转育株Bt蛋白的表达特性进行分析,用Cry1Ab/Cry1Ac平板试剂盒定量检测了3种含Bt基因的玉米回交后代品系BC1F1(HZ3152、HZ3342、HC0142)在相同生长时期不同组织和不同生长时期相同组织中Bt蛋白的表达量。结果表明,在乳熟期BC1F1不同组织中Bt蛋白表达含量的高低顺序为:叶片>胚乳>花丝>种子苞叶;在BC1F1不同的生长发育阶段(苗期、抽丝期和乳熟期),叶片中Bt蛋白的含量随生育期的推移呈明显先上升后下降趋势,Bt蛋白含量在抽丝期达到最大,之后又开始下降;苗期(HC0142、HZ3152、HZ3342)Bt蛋白的含量(4.16、3.75和3.72μg·g-1)和乳熟期(5.56、4.58和4.79μg·g-1)的含量分别是抽丝期(6.05、5.36和5.50μg·g-1)的68%、69%、67%和91%、85%、87%。一般在玉米生长后期Bt蛋白的浓度有所下降,但幅度不大,对其抗性不会造成太大影响。该研究表明Bt蛋白在玉米回交后代中可以稳定表达,对Bt的相关研究为转基因育种等提供了参考依据。

转Cry1Ab-Ma基因抗虫玉米CM8101对白符跳和赤子爱胜蚓的影响

白符跳Folsomia candida和赤子爱胜蚓Eisenia fetida是土壤生态系统中的重要指示动物。本文采用酶联免疫吸附剂法(ELISA)测定转Cry1Ab-Ma基因抗虫玉米CM8101完熟期叶片、茎秆、根组织的Cry1Ab-Ma蛋白含量,并通过在培养基和土壤中添加转基因玉米CM8101残体分别饲养白符跳和赤子爱胜蚓,研究了转基因玉米CM8101对白符跳存活率和赤子爱胜蚓生长发育及繁殖的影响。结果表明,在叶片、茎秆、根组织中均能检测到Cry1Ab-Ma蛋白,含量介于1.06-4.66μg/g鲜重之间;转基因玉米CM8101较之非转基因对照郑58,对白符跳的存活率,赤子爱胜蚓的存活率、体重变化量、蚓茧量和孵化幼蚓量均无显著影响,可初步推断转基因玉米CM8101在两个月内对土壤动物无安全风险。

转基因抗虫玉米对节肢动物多样性影响研究进展

随着基因工程技术的发展,越来越多的转基因抗虫作物进入商业化应用,为农业生产带来诸多惠益的同时,对农田生态环境安全也可能存在潜在的风险,特别是抗虫作物对农田节肢动物多样性的影响一直是研究热点。本文通过对靶标生物和非靶标生物影响研究方法及已有研究结果的总结分析,分析了节肢动物多样性研究方法的局限性,提出了可行性建议,以期为我国抗虫玉米环境安全评价研究提供参考。

转基因抗虫玉米对根际土壤主要有机元素含量和酶活性的影响

为评估转基因抗虫玉米IE09S034对土壤生态系统的影响,开展转基因玉米IE09S034对土壤主要有机元素含量和酶活性影响的试验研究。连续2年,在玉米苗期、花期和成熟期,采用抖落法采集根际土壤样品,通过室内测定,分析转基因玉米IE09S034对根际土壤含水量、pH值、主要有机元素含量和酶活性的影响。结果表明,转基因玉米IE09S034较对应的非转基因玉米根际土壤含水量、pH值、主要有机元素含量和酶活性无显著性差异,但不同生育期对各指标有显著性影响。结果可为转基因玉米IE09S034的环境安全提供新的依据。

邢抗系列抗虫玉米品种(系)的特性鉴定及分析

选用含抗螟基因的冀库 6号为基础材料 ,在人工接虫的环境下进行定向选择 ,筛选出以K36为代表的抗虫自交系 ,并培育出系列抗虫玉米杂交种。其中邢抗 2号和邢抗 6号抗虫玉米杂交种 ,不仅抗玉米螟、蚜虫等害虫 ,还具备高产稳产、抗倒抗旱、品质优良、持绿性好等特点 ,已在生产上推广应用 ,效果显著。

转基因抗虫玉米Bt-176食用安全性研究

转基因抗虫玉米Bt-176具有抗鳞翅目尤其玉米螟等害虫及耐草铵膦除草剂等特性。自1995年在美国首次准许无限制种植以来,Bt-176玉米已经在许多国家和地区大面积种植并作为食品和饲料广泛应用。本文从导入基因及表达蛋白的特征、毒理学研究及营养成分分析入手,探讨了Bt-176玉米的食用安全性。

2006年美国将推出新抗虫玉米

2006年，陶氏益农（Dow Crop Science）的分公司Mycogen Seeds和杜邦（Dupond）的种子分公司PioneerHi-Bred国际计划引入多种抗玉米长角叶甲的HerculexRW杂交玉米。这螳杂交玉米表达了Bt的Cry34AbI和Cry35AbI毒素。HerculexRW玉米已被美国农业部撤消管理规定，并完成FDA咨询过程。