美国转Bt基因抗虫棉的试种表现

近几年,棉铃虫危害猖獗,棉花产量损失严重。为探索棉铃虫防治新途径及省工、省本栽培方法,1999年从河南商丘引入美国抗虫棉33B原种试种于镇海区棉场,现将试种情况总结如下。

90份转BT基因抗虫棉品种(系)在新疆早熟棉区的适应性评价

【目的】评价转BT基因抗虫棉品种(系)的适应性与应用价值,为棉花新品种的选育提供适合的亲本。【方法】以90份转BT基因抗虫棉为材料,研究其农艺性状和品质性状的变异情况及相关性,并以主要农艺性状和品质性状对90份转BT基因抗虫棉进行主成分和聚类分析。【结果】供试90份转BT基因抗虫棉品种(系)纤维品质、农艺性状间差异显著,其中44份转BT基因抗虫棉为早熟材料,46份转BT基因抗虫棉为中早熟材料;前5个主成分特征值均大于1,累计贡献率达71.62%,第1主成分与产量有关,第2主成分与纤维品质有关,第3主成分与植株性状有关。90份转BT基因抗虫棉划分为4个类群,第Ⅰ类群籽指性状表现好;第Ⅱ类群断裂比强度、伸长率较好;第Ⅲ类群单株铃数、铃重、衣分较高;第Ⅳ类群纤维品质较好。【结论】筛选出了G21-2、G21-14、G21-1、G21-77等综合性状优异、铃重均在5.00 g以上、衣分在42%以上的转BT基因抗虫棉品种(系)18份。

渍涝与干旱对不同转Bt基因抗虫棉的影响

对 3个转 Bt基因棉花品种的研究表明 ,花铃期田间渍涝显著降低皮棉产量和棉株内的 Bt蛋白含量。积水后棉花主茎功能叶和幼蕾的 Bt蛋白含量平均分别比对照降低 2 7.7%和 2 9.9% ,主茎下部老叶的 Bt蛋白含量仅降低 6 .6 % ,说明渍涝对生长旺盛器官 Bt蛋白合成的影响远远大于衰老器官。干旱对棉株内 Bt蛋白合成的抑制更强 ,当花铃期干旱使棉叶致萎时 ,主茎下部老叶、幼蕾和主茎功能叶的 Bt蛋白含量分别降低了52 .9%、3 7.0 %和 3 0 .0 %。为充分发挥和利用转Bt基因棉花品种的产量与抗虫潜力 ,棉花生长发育的关键时期应尽量避免缺水干旱 ,及时排除田间积水 。

转Bt基因抗虫棉抗虫性遗传研究

以转 Bt基因抗虫棉 R55为材料 ,利用ELISA( Enzyme-linked Immunosorbent Assay)检测方法 ,通过对不同亲本与抗虫亲本 R55杂交F1～ F5、BC1、BC2 世代材料 Bt晶体杀虫蛋白的定性、定量测定 ,结合大田自然感虫条件下的抗棉铃虫鉴定 ,研究了转 Bt基因抗虫棉 Bt基因的遗传规律。结果表明 :F1均表现阳性 ,F2 阳、阴性株符合 3∶ 1的分离比例 ,回交 BC1阳、阴性株呈现 1∶ 1的分离比例 ,说明 Bt基因的遗传基本符合显性主基因遗传规律。但 Bt基因的遗传又有其特殊性 ,表现在亲本的遗传背景对 Bt基因的表达有着较大影响 ,不同亲本与抗虫亲本杂交 F1代 Bt晶体蛋白的表达量存在较大差异 ;杂交方式对 Bt基因的表达亦有一定影响 ;不加选择的连续回交 ,有可能使 Bt基因“丢失”。未发现 Bt基因的表达随世代的递增、农艺和经济性状的改进而降低的趋势 。

绿盲蝽在转Bt基因抗虫棉的发生动态及其为害研究

试验研究转Bt基因抗虫棉对非目标害虫绿盲蝽田间种群的影响结果表明,绿盲蝽在转单价抗虫棉(GK-12)与其亲本上的种群数量整个发生期无显著差异,但二代绿盲蝽对“GK-12”的危害程度大于对其亲本的危害,而对双价抗虫棉(SGK321)与其亲本的种群发生数量及其受害程度均无显著差异,“GK-12”比“SGK321”被害指数高1.27倍。绿盲蝽在单价抗虫棉“GK-12”上的发生为害有加重趋势,而在双价抗虫棉“SGK321”上的发生程度却受到一定抑制。

江苏沿海地区转Bt基因抗虫棉对棉田昆虫种群的影响

2004—2005年,在江苏沿海地区采用系统调查与面上普查相结合的方法,比较分析转Bt基因抗虫棉(中棉所44)与常规棉(中棉所17)2类棉田昆虫种群的差异。结果表明,与常规棉田相比,Bt棉田棉铃虫、玉米螟、金刚钻、棉小造桥虫等鳞翅目害虫种群数量显著降低,而盲蝽象、红蜘蛛、棉蚜、烟粉虱等非靶标刺吸式害虫种群数量显著增加;蜘蛛、瓢虫等捕食性天敌种群数量显著增加,而棉铃虫的寄生性天敌种群数量则显著下降。转Bt基因抗虫棉对棉田昆虫种群的影响在数年间保持相对稳定的状态。

转Bt基因抗虫棉对中华草蛉发育及繁殖的影响研究

以2种转Bt基因抗虫棉和1种常规棉上的棉蚜饲喂中华草蛉,试验研究Bt毒蛋白对捕食性天敌的影响结果表明,不同处理间中华草蛉幼虫和茧的死亡率以及成虫获得率无显著差异,用混合棉蚜饲喂的中华草蛉幼虫与饲喂“泗棉3号”和“GK-12”的相比发育历期显著缩短(P<0.01),与用“新棉99B”饲喂的相比其发育历期也明显缩短(P<0.05),而分别以“泗棉3号”、“GK-12”和“新棉99B”上的棉蚜单独饲喂的幼虫发育历期无显著差异。不同处理间中华草蛉茧期、茧重和成虫性比差异不显著,成虫产卵前期和产卵期也无明显差异。而饲喂“新棉99B”的单雌产卵量高于饲喂“泗棉3号”和“GK-12”,且成虫寿命延长。幼虫期饲喂“泗棉3号”、“GK-12”和“新棉99B”上的蚜虫成虫产卵的孵化率无显著差异,而饲喂混合棉蚜时其后代卵的孵化率明显降低。

转Bt基因抗虫棉对土壤微生物群落生物多样性的影响

设置非转基因抗虫棉棉田以及分别种植7和10 a转B t基因抗虫棉的棉田3个处理,于2007—2008年棉花苗期、蕾期、花铃期和吐絮期采样测定了土壤中5个微生物种类的数量,以监测长期种植转B t基因抗虫棉对土壤微生物群落生物多样性的影响。结果表明,3种类型棉田土壤细菌、真菌、固氮菌、反硝化细菌、亚硝化细菌数量以及微生物多样性指数在整个棉花生长期内变化趋势基本一致,其中,在棉花蕾期各种微生物数量达到高峰。与种植非转基因抗虫棉相比,不同种植年限转B t基因抗虫棉对土壤细菌、真菌、固氮菌、反硝化细菌、亚硝化细菌数量和微生物多样性指数都无显著影响,但随着采样时间的不同,3种类型棉田土壤各类微生物数量和多样性指数都呈明显季节变化。

ELISA方法鉴定转Bt基因抗虫棉

采用ELISA(酶联免疫 )方法 ,对转Bt基因抗虫棉种子、子叶及苗期叶片中Bt毒蛋白的含量进行了测定 ,同时比较了两种不同pH值的样品提取缓冲液及不同的提取时间对测定棉花叶片中Bt毒蛋白含量的影响 ,以进一步完善测定转Bt基因抗虫棉Bt毒蛋白含量的ELISA方法 。

转Bt基因抗虫棉根际微生物区系和细菌生理群多样性的变化

在大田栽培条件下 ,以转 Bt基因抗虫棉 GK-12和常规棉花泗棉 3号作为材料 ,在棉花不同发育时期 ,于 2 0 0 1和 2 0 0 2连续两年测定棉花根际土壤细菌、放线菌和真菌数量的变化 ,并在 2 0 0 2年棉花的花铃期和吐絮期对根际细菌生理群的数量和多样性进行了分析 ,结果表明 :虽然不同年份和生育期棉花根际微生物数量存在差异 ,但是 ,年度间和相同的发育时期棉花根际微生物的数量变化趋势一致。在棉花的苗期和吐絮期 ,转 Bt基因抗虫棉根际微生物的数量与对照差异不显著 ;在棉花的花铃期 ,转 Bt基因抗虫棉根际细菌的数量比对照增加 ,放线菌的数量差异不显著 ,而真菌的数量变化没有规律。在棉花发育的花铃期和吐絮期 ,Bt棉根际细菌生理群的总数量比常规棉增加 ,但是根际细菌生理群的 Simpson指数。

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。

转Bt基因抗虫棉杂种优势利用研究

利用河北省审定的棉花品种或新品系与美国抗虫棉新棉 3 3 B及我国自育的 2个抗虫棉品系配制杂交组合 ,分析了转 Bt基因杂交抗虫棉的优势表现。结果表明 ,转 Bt基因杂交棉具有较大的产量优势。在产量构成因素中 ,单铃重的增加较大 ,其次是衣分 ,单株结铃数优势最小。对纤维品质分析表明 ,抗虫杂交棉纤维品质一般具有负优势。纤维长度和比强度多低于抗虫亲本和对照 ,麦克隆值增大 。

赤霉酸和缩节胺对转Bt基因抗虫棉棉铃Bt毒蛋白表达及氮代谢的影响

以泗抗1号和泗杂3号为研究材料,于盛花结铃期,应用赤霉酸(GA3)、缩节胺(DPC)涂抹幼铃,探讨其对棉铃Bt毒蛋白表达及氮代谢影响。结果表明,DPC能显著提高花后10d和30d(DPA)棉铃Bt毒蛋白含量,GA3降低10DPA铃壳和子棉中Bt毒白含量,但提高30DPA棉铃Bt毒蛋白含量。DPC提高了硝酸还原酶(NR)、谷氨酸-丙酮酸转移酶(GPT)、谷氨酸-草酰乙酸转移酶(GOT)活性并增加了游离氨基酸、可溶性蛋白及全氮含量,GA3处理则降低了10DPA铃壳、棉子中上述酶活性和物质含量。相关分析表明,棉铃中Bt毒蛋白含量与NR、GPT和GOT活性呈极显著正相关(r1=0.8776**,r2=0.7172**,r3=0.7028**)。可见,转Bt基因抗虫棉开花后应用DPC或GA3可提高充实期棉铃,能促进棉铃氮代谢水平,从而促进Bt毒蛋白的表达。

转Bt基因抗虫棉的抗虫性与主要经济性状的相关分析

分析了转Bt基因抗虫棉的抗虫性与产量性状、纤维品质性状以及抗病性状之间的相关性 ,结果表明 :转Bt基因抗虫棉的抗虫性与衣分存在极显著负相关 (R单 =-0 .870 、R偏 =-0 .972 ) ,与衣指存在显著负相关 (R单 =-0 .62 9 、R偏 =-0 .889 ) ,与籽指存在显著正向单相关 (R单 =0 .71 8 ) ,与株高、果枝数、结铃数、单铃重及籽棉产量之间相关不显著。抗虫性增强对纤维品质的不利相关效应有 :整齐度变差 (R偏 =-0 .988 )、伸长率下降 (R单 =-0 .680 )、气纱品质变差 (R偏 =-0 .992 ) ;对纤维品质的有利相关效应有 :反射率表现增强 (R偏 =0 .897 )。抗虫性与黄萎病病指之间存在极显著负相关 (R单 =-0 .868 、R偏 =-0 .90 0 ) ,但与枯萎病病指之间不存在内在相关性。

非靶标害虫在转Bt基因抗虫棉田的虫量消长动态与原因分析

于 2 0 0 0～ 2 0 0 1年采用系统调查和面上普查相结合的方法 ,将江苏沿海地区种植的常规棉品种苏棉 9号与转Bt基因抗虫杂交棉中棉所 2 9进行同比 ,研究分析了两类棉田间刺吸式口器害虫的虫量消长动态及原因。结果表明 ,转Bt基因抗虫棉对其非靶标害虫没有抗性 ,转Bt基因棉上的虫量接近甚至略高于常规棉品种 ,两个棉花品种间部分害虫虫量的差异还达到显著水平。

转Bt基因抗虫棉和有色棉苗期耐盐性差异研究

盐胁迫可致棉叶萎焉 ,叶温升高 ,气孔导度、蒸腾强度和光合速率降低 ,促进膜脂过氧化、丙二醛 (MDA)积累。但棉株体通过保护酶活性的提高和协同作用 ,以及盐离子的区域化分布 ,表现出较强耐盐胁迫的能力。耐盐性因基因型而异 ,在供试材料中 ,棕色棉和绿色棉的耐盐性最强 ,转 Bt基因抗虫棉 3 3 B和 S6 1 77的耐盐性最差。基因型间耐盐性差异与保护酶活性和盐离子在叶片中积累量的差异有关。长期人为选择可致棉花抗逆性的部分丢失 ,Bt基因的导入也可能影响棉花耐盐性的表达。

转Bt+GNA双价基因抗虫棉花的抗虫性表现特征

采用昆虫生物测定的方法研究了转Bt +GNA双价基因抗虫棉花纯合株系TBG对棉铃虫和蚜虫的抗性表现特征。TBG植株在苗期、蕾期、开花期和结铃期的主茎叶都对棉铃虫幼虫具有很高的抗性 ,抗性水平与转Bt基因抗虫棉品系山西 94 2 4一致 ,但对棉铃虫的抗性表现为生育前期高而后期低的特点。TBG植株在初花期的上部、中部和下部果枝叶对棉铃虫初孵幼虫的抗性均高于结铃期相对应部位叶片的抗性。TBG植株在苗期能抑制蚜口密度为 5 0 31% ,蕾期的抑制率为 4 6 61% ,在不同生育时期都表现出对棉蚜群体明显的抑制效果。

转Bt基因抗虫棉33B的氮素代谢特征

以转B t基因抗虫棉新棉33B及其常规棉对照品种泗棉3号为材料,探讨转B t基因抗虫棉氮素代谢特征。结果显示:转基因抗虫棉33B主茎功能叶片中的全N含量、可溶性蛋白含量、硝酸还原酶(NR)活性以及主要氨基酸总量和游离氨含量均高于常规棉,其氮代谢十分旺盛;转基因抗虫棉33B的棉铃对位叶、铃壳中的全N含量亦高于常规棉,表明转基因抗虫棉33B具有较强的源、库生理优势。但在棉铃发育中后期,转基因抗虫棉33B营养物质向棉铃运输速度比常规棉低,从而导致单铃重减轻,衣分下降。

转Bt基因抗虫棉田2、3代棉铃虫防治指标研究

在不施药防治条件下 ,对转Bt基因抗虫棉棉铃虫防治指标进行了研究。结果表明 ,转Bt基因抗虫棉田在棉铃虫大发生条件下 (百株累计卵量大于 45 0粒以上 ) ,2代棉铃虫必须适当辅以化学防治 ,其防治指标为百株 2龄下幼虫 15～ 2 0头 ;3代棉铃虫防治指标为百株 2龄下幼虫 2 0头 ,根据情况可适当放宽到 2 5～30头。

转Bt基因抗虫棉源库关系的初步研究

以转Ｂｔ基因抗虫棉中所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的源库关系。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，源器官的功能较下；但前者库器官的活性较强，对同化物接竞争高于后者。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。