抗虫耐除草剂转基因玉米示范种植技术

2021年国家启动了转基因玉米、大豆产业化试点工作,在科研试验田开展;2022年将试点种植范围扩大到部分农户;2023年试点种植范围扩大到5个省区20个县。其中赤峰市翁牛特旗和宁城县作为2023年国家生物育种产业化试点旗县,承担着6.3万hm^(2)国家转基因玉米的试点任务。内蒙古自治区赤峰市在推进国家生物育种产业化试点过程中,在试点县建立了多个展示示范区,开展了一系列品种比对及种植技术比对试验,总结出一套适宜全市转基因玉米栽培管理的技术,为全市转基因玉米示范推广提供了技术支撑,以推动生物育种产业化扩面提速。

我国转基因抗虫耐除草剂玉米产业化应用面临的机遇与挑战

玉米是我国重要的粮食作物和饲料作物,虫害和杂草防治是我国玉米生产面临的重大瓶颈问题。转基因抗虫耐除草剂玉米的应用能够减少农药使用量,在提高玉米产量、提升玉米收获品质方面具有重要作用。自1996年国外转基因抗虫耐除草剂玉米商业化应用以来,有效控制了玉米螟和草地贪夜蛾等鳞翅目害虫的为害,降低了除草成本,经济效益、社会效益和生态效益十分显著。对近10年来全球和我国转基因抗虫耐除草剂玉米的产业化发展现状进行了综述,分析了我国转基因抗虫耐除草剂玉米产业化面临的机遇与挑战,并为加快推进我国转基因玉米产业化应用提供了建议。

转基因抗虫耐除草剂玉米MON87411精准定量检测方法的建立

【目的】抗虫耐除草剂玉米MON87411是孟山都远东有限公司利用农杆菌介导方法研发的玉米转化体,已获得我国进口用作加工原料的农业转基因生物安全证书。为满足生物安全监管的要求,亟需建立该转化体的定量检测方法。【方法】根据抗虫耐除草剂玉米MON87411的两端旁侧序列信息设计引物和Taqman探针,进行引物筛选、特异性检测、PCR体系优化、标准曲线建立、正确度及精密度检测、检出限及定量限测试、微滴数字PCR方法验证等。【结果】该方法能特异、定量地检测出抗虫耐除草剂玉米MON87411转化体成分,检出限低至10拷贝,定量限为40拷贝。对测试样品定值准确,经微滴数字PCR方法验证结果一致。【结论】本方法为该新品种转基因玉米品系的精准定量提供了一种新的检测方法,为生物安全监管提供了有效的技术支撑。

转cry1Ab-vip3Af 2和cp4-epsps基因的抗虫耐除草剂水稻的研究

为培育抗虫耐除草剂转基因水稻(Oryza sativa L.),本研究将抗虫融合基因cry1Ab-vip3Af 2与耐草甘膦基因cp4-epsps构建在同一T-DNA中,并利用农杆菌侵染法导入秀水134水稻。对获得的转化体的分子特征及抗虫耐除草剂性能进行分析研究,从众多转化体中筛选得到优良转化体VB3。High efficiency TAIL-PCR(Hi-Tail PCR)的分析结果表明,VB3转化体中外源T-DNA的插入位点未编码已知或预测的功能基因。DNA杂交印迹结果显示,VB3转化体的外源T-DNA以单拷贝的形式整合在水稻基因组中。酶联免疫吸附反应和蛋白质免疫印迹分析结果表明,T_(1)、T_(2)代VB3转化体的不同组织中均检测到较高的外源蛋白表达量,且不同世代之间表达量无明显差异。室内生测结果显示,VB3转化体对大螟(Sesamia inferens)、二化螟(Chilo suppressalis)和稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)均表现出较高的抗性。三种靶标昆虫的幼虫取食VB3植物组织后,48 h的死亡率达到90%左右,72 h内全部死亡。草甘膦耐受性能测定结果表明,VB3转化体能够耐受20、40和80 mL·hm^(-2)的草甘膦。综上所述,本研究筛选出的VB3转化体具有较好的生产应用前景。

转基因抗虫耐除草剂(Cry1Ac+EPSPS)玉米对草甘膦耐受性研究

将具有我国自主知识产权的抗虫、耐除草剂基因转化到玉米中获得兼具抗虫和耐除草剂的复合性状转基因玉米,实现了玉米复杂性状的有效改良,研究了转耐除草剂CC-2基因和可表达Bt毒素的cry1Ac基因的双抗玉米对除草剂的耐受性及目标蛋白表达量。通过调查喷施除草剂后玉米植株存活率及株高和生长发育情况,研究了转抗虫耐除草剂基因玉米‘CC-2×BT799’、抗虫玉米‘BT799’、耐除草剂玉米‘CC-2’,以及常规玉米‘郑58’在田间对除草剂的耐受性,并用ELISA测定了供试品种中CP4EPSPS和Cry1Ac蛋白含量。对草甘膦的耐受性试验表明,转复合基因玉米‘CC-2×BT799’与单抗草甘膦品种‘CC-2’对草甘膦均具有良好的耐受性。心叶期喷施草甘膦推荐施用剂量中量和2倍剂量对其株高和后期生长发育无不良影响。ELISA检测显示,CP4EPSPS蛋白在雄穗中的表达量较叶片稍高。且双抗品种‘CC-2×BT799’较‘CC-2’中的CP4EPSPS蛋白含量稍高。在雄穗中,‘BT799’的Cry1Ac蛋白含量与‘CC-2×BT799’相当。在叶片中,‘BT799’的Cry1Ac蛋白含量约为‘CC-2×BT799’的2倍。抗虫耐除草剂玉米能够有效抵御草甘膦的喷施,Cry1Ac蛋白含量在不同品种不同组织中存在差异。

抗虫耐除草剂转基因玉米SW-1目标性状测试及多重PCR检测

以转基因玉米IE034和12-5为亲本,通过杂交复合获得同时含有cry1Ie、cry1Ab/cry2Aj和G10evo-EPSPs基因的复合性状转基因玉米SW-1。农艺性状检测证明SW-1同时具有抗虫和耐除草剂的特性。通过引物特异性筛选、退火温度和引物浓度等条件优化,建立了SW-1的多重PCR检测体系。多重PCR检测体系所用的内标基因为zSSIIb,反应体积为30μL,最佳退火温度为62℃,各引物加入量为0.3μL(10μmol/L)。利用此多重PCR检测体系,当产品中SW-1的质量百分比超过0.5%时,目标基因cry1Ie、cry1Ab/cry2Aj和G10evo-EPSPs都能同时被检测出来。研究结果为复合性状转基因玉米SW-1的分子特征检测提供了良好的技术支撑,同时也为含有cry1Ie、cry1Ab/cry2Aj和G10evo-EPSPs基因的其他转化体的多重PCR检测提供了科学数据。

非转基因抗ALS酶抑制剂大豆、油菜和玉米对除草剂的抗性研究

随着农业现代化和农村城镇化,除草剂的大面积使用将是趋势,具有除草剂抗性的作物,在种植过程中可以直接通过施用除草剂,杀灭田间杂草,而不伤害作物,从而提高生产效率和作物产量.在培养皿培养条件下,采用室内生物测定方法,测定了非转基因抗除草剂的大豆、油菜和玉米种子在多种除草剂(烟嘧磺隆,甲咪唑烟酸,啶磺草胺,氯吡嘧磺隆,砜嘧磺隆,双草醚和氟唑磺隆)的不同浓度下的发芽情况.结果显示,抗除草剂油菜种子相对感除草剂油菜种子并没有显示出明显的除草剂抗性,而非转基因抗除草剂大豆和玉米相对敏感型玉米显示出明显的除草剂抗性.结果表明,在实验中所用的抗除草剂油菜品种推广过程中,不能使用啶磺草胺、氯吡嘧磺隆和砜嘧磺隆这3种除草剂,以免抑制种子生长;是否能够使用烟嘧磺隆和甲咪唑烟酸这两种除草剂,需要进一步精确的实验论证;在本实验中所用的抗除草剂大豆品种推广过程中,可以使用啶磺草胺、甲咪唑烟酸、双草醚、氟唑磺隆和烟嘧磺隆这5种除草剂,浓度在4X以内时,不会对大豆芽生长产生抑制作用;在实验中所用的抗除草剂玉米品种推广过程中,不能使用甲咪唑烟酸和双草醚,可以使用烟嘧磺隆,能否使用啶磺草胺、氟唑磺隆这两种除草剂,需要进一步精确的实验论证.研究结果为非转基因型抗除草剂油菜、大豆和玉米种子的推广奠定了基础.

转基因抗虫、耐除草剂及品质改良复合性状玉米BBHTL8-1的分子特征及功能评价

随着转基因作物的发展和推广,具有复合性状的转基因作物种植面积逐年增加。传统的转基因复合性状作物具有抗虫和耐除草剂性能,聚合其他性状的转基因作物培育逐渐受到重视。转基因玉米株系BBHTL8-1含有Cry1Ab、Cry3Bb、cp4epsps、ZmHPT和ZmTMT共5个基因表达框,外源插入片段位于玉米基因组第4染色体,插入基因区间,在3’侧翼序列有31 bp缺失。在BBHTL8-1中,这5个基因能够稳定遗传,在转录水平和蛋白水平上表达具有稳定性。BBHTL8-1高抗玉米螟,对草甘膦除草剂具有较高耐受性。BBHTL8-1籽粒中α-生育酚含量比非转基因对照郑58显著增加。BBHTL8-1与非转基因对照郑58在田间农艺性状方面无显著差异。因此,BBHTL8-1为转基因抗虫、耐除草剂和种子具有高α-生育酚含量的转基因新材料。

转基因复合抗虫耐除草剂玉米BFL4-1的分子特征及功能评价

玉米螟和田间杂草严重影响我国玉米的生长发育,导致玉米产量和品质下降。培育具有抗虫、耐除草剂等复合性状的转基因玉米成为转基因玉米育种的一个趋势。将cry1Ab、cry1F和cp4epsps构建在同一载体上并利用农杆菌转化到玉米Hi-II中,通过与玉米自交系郑58进行回交转育,获得了具有郑58遗传背景并兼具抗虫和耐除草剂性状的转基因玉米株系BFL4-1。全基因组高通量测序和侧翼序列测序分析表明,BFL4-1中目的基因插入片段位于第3染色体基因间区,为单一插入位点。转录水平和蛋白水平检测结果表明,cry1Ab、cry1F和cp4epsps在不同组织中均能稳定表达。田间玉米螟接虫和喷施草甘膦试验表明,BFL4-1株系高抗玉米螟并且对草甘膦具有较好的耐受性,与对照相比在农艺性状方面无显著差异。由此表明,获得的BFL4-1为具有抗玉米螟和耐草甘膦除草剂复合性状的转基因玉米新材料。

转基因抗虫耐除草剂棉花种质的耐热性评价(英文)

在前期利用田间植株进行膜热稳定性、花粉生活力和叶绿素稳定性等耐热评价筛选基础上,选择HNZ 1063、HNZ 1068、HNZ 1073、HNZ 1081、HNZ 1088和HNZ 1091等6个转基因抗虫、耐除草剂棉花种质和常规栽培种中棉所49(ZMS 49),通过室内培养对4周苗龄的幼苗在42℃(光照)/24℃(黑暗)条件下处理1周,测定其光合速率、叶绿素含量、抗氧化酶活性等指标,以进一步评价参试种质的耐热性。结果表明,HNZ 1091、HNZ 1068和ZMS 49种质较为耐热,而HNZ 1081和HNZ 1073种质耐热性较差。说明插入相同基因的不同的转基因株系的耐热反应存在差异。

核酸斑点杂交技术快速鉴定转基因大豆品系

为了建立转基因大豆品系高通量检测方法,本研究以转基因大豆DAS-68416-4、DAS-44406-6、DAS-81419、DP305423作为试验对象,根据品系特异的宿主与插入片断间连接区域的基因序列作为检测靶标,设计特异性引物。以转基因标准品为材料,提取DNA作为模板进行定性PCR扩增,尼龙膜点样,生物素探针制备,杂交与显色,并对探针浓度、杂交温度与时间与显色时长进行优化,利用优化后的反应条件对转基因大豆DAS-68416-4、DAS-44406-6、DAS-81419、DP305423及空白对照样品进行检测,验证体系的特异性。将4种转基因大豆的DNA进行10倍系列稀释,利用优化后的反应条件测定灵敏度。对实验室收集的7个品系的转基因大豆标准品和8个能力验证样品进行适用性检测分析,并采用双盲验证法对17份盲样进行核酸斑点杂交测试分析,进一步验证体系的可靠性。结果表明,以转基因大豆DAS-68416-4、DAS-44406-6、DAS-81419、DP305423为模版的扩增产物均有且只有一条清晰明亮的条带,大小均与理论相符,空白对照与内参照基因结果正常。4种转基因大豆特异性探针除对应样品有显色反应,对其他3种样品均未显色,具有方法特异性。样品DAS-68416-4、DAS-81419、DP305423最低检出限为20 pg·μL^(-1),样品DAS-44406-6最低检出限为2 pg·μL^(-1),具有较高的灵敏度。对7个标准品、8个能力验证样品和17份盲样的测试结果与SN/T 1204-2016《植物及其加工产品中转基因成分实时荧光PCR定性检测方法》中的结果一致,可用于日常样品检测。本研究建立的定性PCR结合的核酸斑点杂交方法能对4种转基因大豆进行快速准确鉴定,对有序推进生物育种产业化应用,严查非法转基因种子市场流通和田间种植,保障粮食安全具有重要意义。

转基因耐除草剂大豆及产品中外源成分检测方法的建立

分别从DNA和蛋白质2个水平上对转基因耐除草剂大豆及其产品的检测方法进行了研究.设计合成引物检测大豆内参照基因Lectin(大豆凝集素)及转基因抗除草剂Roundup Ready大豆外源基因,包括来自土壤细菌Agrobacterium tum efaciens株系CP4的5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶(5-enolpyruvylsh ik im ate-3-phosphate synthase,EPSPS)基因、花椰菜花叶病毒(Cau liflowermosaic virus,CaMV)35S启动子、胭脂碱合酶3′端的转录终止子(nopalinesynthase,NOS).应用优化的常规PCR方法,对大豆及其加工产品进行了检测,检测灵敏度可达0.1%.通过PCR方法从转基因大豆中扩增出CP4-EPSPS基因,在大肠杆菌中表达,利用表达的外源蛋白质作为抗原免疫家兔,得到该蛋白质的多克隆抗体,并建立了一套基于蛋白质印迹杂交(western hybrid ization)的检测转基因大豆及其粗加工品的方法,其检测极限达到1%以下.此两方法互相配合,互相印证,有助于规范化转基因检测方法的建立.

转基因抗虫抗除草剂棉花对多异瓢虫捕食棉蚜功能的影响

【目的】为了评价转Bt Cry1Ac+CP4EPSPS基因棉花对多异瓢虫捕食功能的影响,开展了此次研究。【方法】以转Bt Cry1Ac+CP4EPSPS基因抗虫抗除草剂棉花639017及非转基因棉花中棉所49号为材料,研究了多异瓢虫Hippodamiavariegata(Goeze)对转基因棉花上棉蚜Aphis gossypii Glover的捕食功能反应。【结果】多异瓢虫各龄幼虫和成虫的捕食功能反应均符合HollingⅡ型圆盘方程,取食转基因棉花与非转基因棉花上的棉蚜,多异瓢虫的功能反应差异不显著。【结论】转Bt Cry1Ac+CP4EPSPS基因抗虫抗除草剂棉花对多异瓢虫捕食功能没有显著的影响。

抗虫抗除草剂转基因玉米HiII-NGc-1的遗传稳定性分析

目的基因和目标性状遗传稳定性是转基因植物新品种选育和产业化的重要前提。以进入农业部环境释放的抗虫抗除草剂双价转基因玉米Hi II-NGc-1为试验材料,采用PCR、RT-PCR和免疫试纸条技术检测转基因玉米连续3代目的基因cry NGc和bar整合及表达的遗传稳定性,采用心叶期除草剂草铵膦抗性鉴定和心叶期/穗期亚洲玉米螟抗性鉴定实验详细分析了目标性状的遗传稳定性。研究结果表明:Cry NGc和PAT蛋白在Hi II-NGc-1中连续3代遗传稳定,高世代稳定耐受正常5倍大田除草剂草铵膦使用浓度,心叶期和穗期高抗亚洲玉米螟性状稳定,具有潜在的产业化应用价值。转基因玉米Hi II-NGc-1目的基因和目标性状遗传稳定性的明确为开展下一步生物安全评价奠定了基础,对复合性状转基因抗虫抗除草剂玉米新品种的选育和产业化具有重要意义。

抗除草剂转基因大豆对田间节肢动物群落多样性的影响

采用直接观察法调查了大豆田间节肢动物群落的多样性,分析比较了节肢动物群落、天敌亚群落和害虫亚群落的多样性指数、均匀性指数、优势集中性指数,研究了抗除草剂转基因大豆对田间节肢动物群落多样性的影响。结果表明,在大豆生长期间,抗除草剂转基因大豆与受体大豆间各指数均无显著性差异。因此,转基因抗除草剂大豆对田间节肢动物群落多样性无明显影响。

耐除草剂转基因大豆对根际土壤固氮微生物nifH基因多样性的影响

通过大田试验,以两种耐除草剂转基因大豆(PAT、ALS)及相应非转基因亲本大豆(PAT1、ALS1)和当地主栽大豆中黄13(CK)为材料,采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术及扩增产物序列分析方法,探讨耐除草剂转基因大豆种植对根际土壤固氮微生物nifH基因多样性的影响。结果表明,PAT、ALS与相应亲本大豆PAT1、ALS1相比,根际土壤固氮微生物群落组成相似度均在60%左右。PAT、ALS根际土壤固氮微生物nifH基因多样性指数(H)和均匀度指数(EH)与相应亲本大豆相比差异均不显著(p>0.05)。测序结果表明,PAT、ALS与相应亲本大豆根际土壤中固氮微生物主要隶属于蓝藻门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)。不同处理下nifH基因与理化因子的典范对应分析结果表明,速效磷(AP)、硝态氮(NO3--N)对固氮微生物区系的影响达到显著水平(p<0.05)。以上结论表明,与PAT1、ALS1相比,两种耐除草剂转基因大豆对根际土壤固氮微生物nifH基因多样性的影响不显著。

抗虫耐除草剂玉米DBN9936×DBN9501和亲本玉米DBN318的营养成分和抗营养成分的比较研究

目的:分析比较3个不同产地抗虫耐除草剂玉米DBN9936×DBN9501和亲本玉米DBN318的营养成分和抗营养成分。方法:对3个产地抗虫耐除草剂玉米DBN9936×DBN9501和亲本玉米DBN318的营养成分(水分、灰分、蛋白质、脂肪、碳水化合物、粗纤维、能量、脂肪酸、矿物质、维生素、氨基酸)和抗营养成分(植酸、棉子糖)进行检测和分析。结果:2018北京产转基因玉米泛酸、锌、硒、硬酯酸含量高于亲本玉米;2017北京产转基因玉米磷、钙、铜、铁、锰、锌、硒含量高于亲本玉米,棕榈油酸含量低于亲本玉米;2018三亚产转基因玉米泛酸、铁含量高于亲本玉米,珠光脂酸、精氨酸含量低于亲本玉米。但上述各营养素含量差异为个别产地、个别营养成分转基因玉米与亲本玉米营养成分的差异,3个产地营养素含量差异无一致性规律。另外,上述营养素含量基本在OECD或ILSI给出的参考范围内,因此认为上述差异属于自然波动。其余各营养成分转基因玉米和亲本玉米相比均无显著性差异。抗营养成分检测结果显示,2017北京产转基因玉米的植酸含量高于亲本玉米,2017北京产和2018三亚产转基因玉米的棉子糖含量低于亲本玉米,但3个产地之间无一致性规律,且上述抗营养成分含量均在ILSI或OECD的参考范围内,属于自然波动。结论:抗虫耐除草剂玉米DBN9936×DBN9501和亲本玉米DBN318在营养成分和抗营养成分上具有实质等同性。

转基因耐除草剂大豆A2704-12定性PCR检测方法研究

本研究建立了转基因耐除草剂大豆A2704-12定性PCR检测方法。根据A2704-12转化体外源插入片段5'端与大豆基因组连接区序列设计特异性引物,以大豆内源基因Lectin为内标,从A2704-12转化体中特异性扩增出239bp大小的特异性目的片段。同时对该方法特异性和灵敏度进行测试,结果显示:该方法能检测出A2704-12转化体中的特异性DNA片段;其检测灵敏度可达到0.05%。本文建立的方法特异性强,灵敏度高,可为今后转基因耐除草剂大豆A2704-12的市场监管提供技术支撑。

我国转基因抗除草剂大豆产业化的社会福利预测——基于DREAM模型

运用DREAM模型和时间趋势预测模型,通过采用2009—2015年我国大豆和美国转基因大豆的种植成本、单产情况拟合出我国在2018—2023年种植转基因大豆的种植成本及单产情况,基于此数据对我国转基因抗除草剂大豆产业化的社会福利进行预研究。结果表明,转基因抗除草剂大豆的种植给消费者带来的福利较大,累计产生了220.513 1亿元的经济剩余,而对大豆生产者的福利产生了负面的影响,累计损失82.975 6亿元,总体上消费者福利的增加值大于生产者的损失值,整个社会福利水平累计增加137.537 4亿元,改善了社会福利水平。