抗除草剂转基因油菜新材料生理特性及产量品质对比分析

为评价抗除草剂转Bar基因油菜新材料,以3个不育系和3个恢复系6个抗除草剂转基因油菜新材料为研究对象,对比研究其生理特性和产量品质等方面的差异。结果表明:幼苗期的SOD活性除T210较低外其他材料相差不大,5~6叶期的SOD活性以T213、T223最高,蕾薹期以T213最高;幼苗期、5~6叶期及蕾薹期的POD活性均以T216最高;T213、T216的可溶性糖含量随着生育期增加而增加;幼苗期的可溶性蛋白含量以T210最高,T223最低,蕾薹期以T213最高,T216最低,T211则随着生育期增加而增加。单株产量T210最高,其次是T223和T203;总角果数T223最多,其次是T207、T213,T210最少;含油量和油酸含量均以T207最高,其次是T216。综合考虑生理特性、品质及产量等指标,T207为最佳不育系材料,T223为最佳恢复系材料。

国外转基因作物上草铵膦登记残留风险评估进展

本文重点综述了FAO/WHO农药残留专家联席会议(JMPR)、欧盟欧洲食品安全管理局(EFSA)、美国环境保护署(EPA)以及日本药事和食品卫生委员会(PAFSC)关于转基因作物上草铵膦登记残留风险评估进展,主要围绕草铵膦在转基因作物中的代谢、动物中的代谢、残留检测方法、储藏稳定性、规范残留试验、毒理学评价、残留定义以及最大残留限量(MRL)制定等方面的内容进行了归纳分析。与非转基因作物相比,草铵膦在转基因作物上使用后出现了新的代谢途径,其中,代谢物N-乙酰-草铵膦(N-acetyl-glufosinate,NAG)是草铵膦在转基因作物上的主要残留物,因此相关国家和组织将其纳入了草铵膦的残留定义。草铵膦在转基因作物上的最终残留水平比非转基因作物上更高,这主要与草铵膦在转基因作物上使用的技术特点和出现了新的代谢物有关。目前国际上在制定草铵膦的MRL标准时并没有区分非转基因作物和转基因作物。作者认为,在开展转基因作物中农药残留风险评估时,应首先开展相应的代谢试验,并依据风险最大化原则合理选取残留数据,制定统一的MRL标准。本文可为提升我国农药在转基因作物上应用的残留风险评估技术水平和MRL标准制定提供借鉴。

抗草甘膦转基因大豆与野大豆杂交F_(3)代表型性状分析

为了评估转基因大豆向野大豆(Glycine soja Sieb.et Zucc.)基因漂移后可能产生的生态风险,选取抗草甘膦转基因大豆(携带外源基因cp4-epsps)与野大豆(来自内蒙古包头)杂交F_(2)代种皮颜色为黑色、褐绿色和褐黄色(与野大豆种皮颜色相近)的种子,对这些种子萌发产生的F_(3)代植株的19个定量性状和5个定性性状进行分析,在此基础上,将F_(3)代植株及其亲本进行聚类分析,并对不同组F_(3)代的定量和定性性状进行分析。结果显示:F_(3)代幼苗中抗性植株与非抗性植株的分离比符合“5∶1”的孟德尔遗传定律。定量性状中,结实率的变异系数最小(4.65%),其余18个性状的变异系数高于14%,其中,单株种子数的变异系数最大(55.68%)。不同种皮颜色F_(2)代种子萌发产生的F_(3)代植株均以强缠绕型占比最高;F_(3)代植株中,90.7%的果荚为弯镰形或弓形,且80.0%的果荚颜色为黑褐色;黑色种皮F_(2)代种子萌发产生的F_(3)代种皮颜色无性状分离,褐绿色和褐黄色种皮F_(2)代种子萌发产生的F_(3)代种皮颜色均出现性状分离;F_(3)代种子中,82.7%的种子有泥膜。聚类结果显示F_(3)代植株被分为3组。不同组F_(3)代中,Ⅰ组的多数性状最低,且株高等5个性状显著低于野大豆;Ⅱ组的9个性状最高,且单株结荚数等15个性状显著高于野大豆,仅株高显著低于野大豆;Ⅲ组的部分性状最高,且单株结荚数等12个性状显著高于野大豆,株高等3个性状显著低于野大豆。综合比较认为,Ⅱ组的竞争能力最强,Ⅰ组的竞争能力最弱。Ⅰ组的不缠绕型植株占比最高,而Ⅱ和Ⅲ组的强缠绕型植株占比最高。3组F_(3)代的种皮颜色均以黑色占比最高。综上所述,供试的不同组F_(3)代植株均能完成生活史并产生后代。若抗草甘膦转基因大豆的基因通过花粉漂移到野大豆上并成功杂交,则会产生不同适应性杂交后代,增加生态风险。

基于EPSPS基因拷贝数差异的草甘膦抗性与敏感牛筋草萌发和出苗特性

为了明确基于EPSPS基因拷贝数差异的草甘膦抗性与敏感牛筋草在不同环境因子下的萌发和出苗特性,采用培养皿法测定抗性(R)和敏感(S)生物型在不同温度、光周期、pH值、盐浓度、渗透势和埋藏深度下的萌发和出苗情况。结果表明,牛筋草在20~35℃范围内的最终萌发率均在90%以上;在18℃/12℃变温和15℃恒温处理下,R生物型的萌发率显著高于S生物型;在40℃恒温和43℃/37℃变温处理下,R、S生物型的萌发率均在83%以上,但幼苗无法正常生长。2种生物型在不同光周期处理下的萌发率在93%以上,在pH值为4.0~10.0范围内的萌发率均在80%以上,在NaCl浓度为200 mmol/L时的萌发率均低于10%。当渗透势为-0.6~-0.4 MPa时,R生物型的萌发率显著高于S生物型,当渗透势为-0.8 MPa时均无法萌发,但未萌发的种子仍保持活性。R、S生物型的出苗率均随埋藏深度增加,其出苗率显著下降。由研究结果可知,牛筋草R、S生物型在部分温度和渗透势处理下的萌发特性存在显著差异,研究结果可为制定抗性杂草绿色治理策略提供依据。

抗草铵膦转基因作物及其生物安全性研究进展

抗草铵膦转基因作物一般可以承受 2 .0 kg.hm-2 有效量以下的剂量 ,而只要 1.0 kg.hm-2 就可以得到很好的杂草防效。其抗性的稳定性受到环境因子、载体构建和抗性基因导入方法等因素的影响 ;抗性基因可以通过花粉漂移 ;抗性作物与原受体在没有草铵膦作用下有一定的差异。虽然大量文献报道抗草铵膦转基因作物对周围的生态群落没有影响 ,但也发现草铵膦可以致毛虫死亡。抗草铵膦转基因作物的安全性问题具有长期性、复杂性和不可预见性。在应用抗除草剂作物时 ,应特别注意其抗性稳定性 。

草铵膦对转基因抗草铵膦马铃薯田间杂草的防效及安全性评价

为了解草铵膦对转基因抗草铵膦马铃薯田间杂草的防效及对马铃薯和环境的安全性,本研究在转基因抗草铵膦马铃薯苗期向田间杂草和马铃薯茎叶定向喷施有效成分分别为0(G0)、847.5(G1)、1 271.25(G2)和1 695 g·hm-2(G3)的草铵膦,系统比较了药后1、4、11和20 d时马铃薯叶片丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性,药后30和45 d时马铃薯植株的平均株高、茎直径、根茎叶鲜干重和杂草株数,以及成熟期马铃薯块茎营养品质、单株产量、土壤和块茎中草铵膦残留在各处理间的差异。结果表明,药后不同时期,各处理间的马铃薯叶片MDA和Pro含量、SOD和CAT活性均无显著差异。药后30和45 d时,除各草铵膦处理区的根茎叶鲜干重显著高于清水对照外,各处理间的马铃薯株高、茎直径和成熟期块茎营养品质均无显著差异,说明试验剂量的草铵膦对马铃薯生长发育及品质无显著影响。与清水对照相比,各剂量的草铵膦对杂草均有明显的防除效果,且可以明显地提高马铃薯的单株产量,杂草的株、鲜重防效和成熟期马铃薯单株产量在各处理间的差异均依次表现为G3>G2>G1,但在土壤和块茎中均未检测到草铵膦残留。综上,采用有效成分1 695 g·hm-2草铵膦可以有效防除杂草,对马铃薯安全,且在土壤和马铃薯块茎中未检出草铵膦残留。本研究结果为草铵膦的科学使用提供了理论依据。

抗草铵膦转基因水稻品种99-1对该除草剂抗性的评价

在温室盆栽试验中 ,评价抗草铵膦转基因水稻品种 99- 1不同叶期对该药的抗性。与非转基因水稻品种越富比较 ,该转基因品种对草铵膦具有较强的抗性。但不同叶期的抗性存在差异 :2叶期的抗性较差 ,1～2 kg.hm-2草铵膦处理时药害较严重 ,生长明显抑制 ;4 - 8叶期的抗性明显增强 ,中毒症状轻 ,即使在高剂量2 kg.hm-2 处理下 ,生物量的积累也不受影响。不同生育期 bar基因表达量。

转bar基因抗草铵膦油菜对草铵膦抗性的评价

为评价抗草铵膦转基因杂交油菜对草铵膦的抗性,以转bar基因抗草铵膦杂交油菜"7748"为材料,在2个密度水平和4种除草剂下,以油菜单株鲜重、株高、单株叶面积、净光合速率、SPAD值、全株角果数、每角粒数、千粒重等为指标,研究了草铵膦及其对照药剂对抗草铵膦转基因杂交油菜生长、产量及产量构成、品质的影响。结果表明,草铵膦处理后4 d之内油菜叶绿素相对含量、净光合速率极显著低于对照,15 d左右内油菜单株鲜重、单株叶面积极显著低于对照,20 d左右内油菜株高极显著低于对照,但药后1个月左右均超过对照。密度间、密度与除草剂交互作用差异显著,密度间以高密度的平均产量最高,除草剂间以草铵膦处理的平均产量最高。草铵膦处理后,油菜全株角果数有所下降,但角粒数、千粒重提高。转基因杂交油菜对草铵膦有较强的抗性,草铵膦对转基因杂交油菜安全并能稳定增加其产量,可应用于生产。

转基因抗草铵膦水稻99-1和普通粳稻越富与稗草竞争性的比较

2001～2003年分别按照替换试验设计的模型盆栽抗草铵膦转基因水稻991与稗草、普通粳稻越富与稗草,比较这两个水稻品种与稗草的竞争力。水稻和稗草按照4:0、3:1、2∶2、1∶3和0∶4的比例混种。统计分析结果表明,普通粳稻越富和转基因水稻991对稗草的敏感性存在显著差异。在稗草存在下,转基因抗草铵膦水稻991的干重和根长受稗草抑制程度大于普通粳稻越富;而叶面积指数的趋势相反,991的入侵能力明显低于越富。综合评价为在与稗草的竞争性方面,普通粳稻越富优于转基因抗草铵膦水稻991。

基于全基因组关联分析挖掘小麦耐草甘膦相关QTL

草甘膦是目前使用最广泛的广谱灭生性除草剂,培育耐草甘膦作物将有助于改善农田杂草化学防控效果、减少用药量和简化防控措施。为充分挖掘小麦耐草甘膦基因位点,利用来自黄淮麦区的484份种质资源进行草甘膦耐药性鉴定,根据小麦15K SNP芯片数据,采用全基因组关联分析的方法,挖掘与小麦草甘膦耐药性相关QTL。结果显示,不同年代培育的小麦品种草甘膦耐药性的变化趋势缓慢,草甘膦耐受性未显著提升;根据表型鉴定结果,筛选出黄淮麦区耐草甘膦小麦种质材料3份,即河农130、冀麦782和泰山23号;利用全基因组关联分析方法,检测到与小麦草甘膦耐药等级显著相关的QTL 7个,包含19个显著性SNPs,分布于小麦1A(0.00~30.48 Mb)、1B(6.57~30.57 Mb)、1D(0.00~22.98 Mb)、4A(656.09~680.09 Mb)、5A(508.19~532.19 Mb)、6A(54.56~85.09 Mb)和6D(12.02~36.02 Mb)染色体上;位于小麦1A和6A染色体上的2个QTL qGlyT-1A和qGlyT-6A是小麦耐草甘膦的主效位点,共包含16个可能与小麦耐草甘膦相关的基因。

源于Halomonas sp.抗草甘膦EPSPS的克隆、鉴定及应用

为培育高抗草甘膦作物以应对草甘膦杂草进化,从海洋细菌中筛选到1株高抗草甘膦的盐单胞菌属菌株(Halomonassp.),通过基因组测序及生物信息学分析,确定该菌株的EPSPS基因,在Escherichiacoli(DE3)中对fHoEPSPS、mfHoEPSPS(G384A位点突变)和mHoEPSPS(mfHoEPSPS N端缺失PDT)进行重组表达和纯化,并运用自切割肽LP4/2A介导的基因聚合策略,将抗草铵膦的酶(Repat)置于mHoEPSPS的N端,构建了双抗草甘/铵膦酶(RLH),将其编码基因导入烟草后赋予草甘/铵膦复合抗性。结果显示,该菌株的EPSPS基因(fHoEPSPS)可编码一个N段融合了预苯酸脱水酶(PDT)的双功能酶。草甘膦抗性分析显示mfHoEPSPS的抗性比fHoEPSPS提高了19倍,将mHoEPSPS基因导入烟草后可赋予烟草3倍推荐剂量的草甘膦耐受性,转RLH基因的烟草能够耐受3~5倍推荐剂量的草甘/铵膦复合除草剂。结果表明,源于Halomonas sp.的抗草甘膦EPSPS是一种新型草甘膦耐受酶,通过G384A的位点突变可提高酶活;利用自切割肽介导的基因堆叠策略获得的转RLH基因烟草表现出较高草甘/铵膦复合抗性。

灭生性除草剂草铵膦在抗除草剂转基因早稻栽培中应用效果研究

随着栽培方式的日益简化,草害成了水稻减产的重要因素,笔者以常规除草剂除草方式为对照,研究了转基因抗草铵膦杂交早稻香125S/Bar68-1在直播、抛秧和机插3种栽培方式中草铵膦的应用效果。研究结果表明:在3种栽培方式中,草铵膦除草效果都优于常规除草,尤其在杂草较多的直播田优势更加明显;虽然个别产量相关性状在不同年份存在显著差异,但草铵膦除草剂除草对转基因早稻的实际产量没有显著影响。

转基因抗草甘膦大豆叶片降解对土壤微环境的影响

转基因作物具有良好的商业价值和优良的性状品质,为世界带来了巨大经济效益与社会效益,但转基因产品存在未知的环境风险使其安全性颇具争议,对其进行相关研究必不可少。以转入G2-EPSPS和GAT双价基因抗草甘膦大豆GE-J12、受体Jack、常规主栽品种ZH37为研究对象,利用生物试验的方法,于2018―2020连续3年跟踪调查分别埋有3种大豆叶片的土壤中可培养微生物数量及土壤酶活性变化,旨在明确转基因抗草甘膦大豆叶片在土壤降解过程的土壤环境安全性。结果表明:(1)以2019年测定结果为例,从整个90 d的调查期来看,同一年份3种大豆叶片在土壤中降解过程中真菌、放线菌和细菌数量变化趋势相似,无显著性差异;3个处理对土壤脱氢酶、土壤脲酶、土壤蔗糖酶影响也相似,仅在处理后10 d,GE-J12的土壤蔗糖酶活性显著低于ZH37,但与受体Jack相比无显著性差异,且该差异并不会在整个调查期持续出现。(2)不同年份转基因大豆叶片在土壤中降解过程中土壤真菌、放线菌和细菌数量,土壤脱氢酶、土壤脲酶和土壤蔗糖酶活性变化趋势相似,并没有发生数量或活性值突然骤增或骤降的现象。从整体上看,2018年的微生物数量高于2019年和2020年;土壤酶活性方面,不同年份间活性变化趋势相似,变化较小。研究显示,在自然条件下转基因抗草甘膦大豆GE-J12叶片在土壤中的降解过程并不会引起土壤可培养微生物数量和土壤酶活性的显著变化,与其受体Jack、常规主栽品种ZH37具有相同的环境安全性。

抗草丁膦和抗草甘膦转基因油菜的抗性基因向野芥菜的流动

通过人工去雄授粉和田间隔行种植试验,研究了抗草丁膦和抗草甘膦转基因油菜(Brassica napus)中的bar基因和EPSPS基因向野芥菜(B.juncea var.gracilis)流动的可能性。结果表明在人工授粉的情况下,以野芥菜为母本,分别以两种转基因油菜为父本,亲和性指数都很高,达13以上,与野芥菜自交或开放授粉条件下的亲和性指数没有明显差异,说明两种转基因油菜和野芥菜的亲和性较好。经两次除草剂筛选,人工杂交获得的所有F1对相应的除草剂都表现出了明显的抗性,且经PCR检测扩增出了各自的特异性条带,说明人工杂交获得的所有F1都携带了相应的抗性基因。F1的适合度研究表明,两种F1种子萌发率和母本都没有明显差异,营养生长明显好于母本。但花粉活力和结实率明显下降,携带抗草丁膦基因F1的花粉活力和每角果粒数分别是32.4%和0.59粒,携带抗草甘膦基因F1的花粉活力和每角果粒数分别是35.1%和0.58粒。经两次除草剂筛选和PCR检测,表明野芥菜和抗草丁膦油菜或与抗草甘膦油菜田间隔行种植分别能产生0.02%和0.014%的携带抗性基因的F1杂种。以上结果表明抗除草剂转基因油菜的抗性基因具有向野芥菜流动的可能性,且bar和EPSPS基因向野芥菜流动的可能性类似,但对其可能引起的环境后果需要做进一步地深入研究。

抗草铵膦转基因水稻明恢86B杂草化潜力评价

为评估抗草铵膦转基因水稻明恢86B大规模推广后演化为杂草的生态风险,在农田生态环境下比较了明恢86B、明恢86和杂交稻组合汕优63的生存竞争能力、繁育能力、落粒性、种子生存能力以及对常规除草剂氟吡磺隆的耐药性。结果表明,无论在适宜季节还是非适宜季节,明恢86B和明恢86的生存竞争能力和繁殖力都低于杂交稻组合汕优63,尤其在非适宜期时,汕优63的生存竞争力、繁殖力明显强于明恢86B和明恢86。主要表现在植株较高、分蘖较多以及高产。明恢86B的生存竞争力和繁殖力都略低于明恢86。3个材料的落粒性都不强,且尚未见自生苗产生。在浅埋和深埋处理下,明恢86B种子的生存能力弱于汕优63和明恢86。3个材料对除草剂氟吡磺隆的耐药性无明显差异。表明抗草铵膦转基因水稻86B在中国南京地区环境条件下演化为杂草的可能性较小。

抗草铵膦转基因水稻品种的快速检测方法的比较

用种子萌发生测法和分子检测法分别检测抗草铵膦转基因水稻品种 ,比较这两种方法的优劣。种子萌发生测法以芽长作为指标优于根长 ,草铵膦处理浓度可在 10mg/L～ 10 0mg/L之间。分子检测用引物对 5′ ACCATCGTCAACCACTACATCG 3′和 5′ GCTGCCAGAAACCCACGTCAT 3′或 5′ ACCATCGTCAAC CACTACATCG 3′和 5′ GAGGTCGTCCGTCCACTCCTG 3′均可扩增导入的bar基因的特异DNA片段。种子萌发生测法具有简单、易操作特点 ,而分子检测法则具有快速、专一性强、灵敏度高等特点。

草甘膦生物抗性和生物降解及其转基因研究

草甘膦 (N phosphonomethyl glycine ,glyphosate)毒性作用机理是竞争性抑制莽草酸途径中的 5 -烯醇丙酮莽草酸 - 3-磷酸合成酶 (5 -enolpyruvyl shikimate - 3- phosphatesynthase ,简称EPSP合成酶 )的活性。EPSP合成酶是植物和微生物体内芳香族氨基酸 (包括色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸等 )生物合成过程中的一个关键酶。该酶由aroA基因编码。抗草甘膦微生物或植物中EPSP合成酶基因的核苷酸序列在相同或相近位点发生了突变。将编码EPSP合成酶的突变基因导入大豆和烟草等作物中 ,均能获得转基因的抗草甘膦作物。草甘膦的生物降解途径主要有两条 ,C N断裂生成氨甲基磷酸 (AMPA)或C P键断裂生成肌氨酸 (sarcosine) ,然后两种中间代谢物进一步代谢为磷酸。

抗草甘膦转基因大豆(RRS)在黑土生态系统种植的安全性研究

为明确抗草甘膦转基因大豆(RRS)在黑土生态系统种植的安全性,经过连续3年田间和盆栽试验,分析了抗草甘膦转基因漂移(漂流)可能性,及抗草甘膦转基因大豆(RRS)在黑土区对根际生态系统微生物数量,氮代谢和两种土壤酶活性的影响。结果表明:在自然条件下花粉漂移几乎是不可能的,但如人为加大虫媒传播(大于10头·m-2),抗草甘膦基因的漂移概率接近0.05%,漂移距离为0.7m。RRS除对根际真菌数影响不显著外,对根际土壤细菌、放线菌、氨化和硝化细菌均表现降低趋势。在大豆不同生育期,RRS除对根际土壤真菌数影响不显著外,对根际土壤细菌,放线菌,氨化和硝化细菌均表现降低趋势;RRS根际土壤细菌多样性指数与均匀度指数均低于亲本RRS-S;氨化强度与RRS-S相比差异不显著,RRS根际土壤硝化强度显著低于亲本RRS-S;RRS降低了过氧化氢酶和脲酶活性。

抗草甘膦转基因大豆生物安全性综述

抗草甘膦转基因大豆目前在转基因作物中占据主导地位,对国内外抗草甘膦转基因大豆的发展现状和存在的安全性问题进行了分析和探讨;介绍了草甘膦和抗草甘膦转基因大豆的作用机制,对抗草甘膦转基因大豆的基因逃逸、产生超级杂草的可能性以及对生物多样性和对土壤微生物的影响等生物安全性方面的问题进行了讨论。同时,还对抗草甘膦转基因大豆能否在我国种植提出了看法和建议。

转基因抗草甘膦大豆安全性评价及对环境影响的检测

杂草防治是大豆种植中的重要问题。美国、阿根廷等国家主要是通过种植抗草甘膦大豆 ,进而喷施草甘膦来消灭杂草。转基因抗草甘膦大豆在我国目前尚没有推广种植。为了保护野生大豆资源的多样性 ,研究抗草甘膦大豆的基因检测方法 ,对环境尤其是豆类近缘作物的基因漂移愈来愈重要。本试验对从阿根廷引进的抗草甘膦大豆在田间种植后对大豆及其近缘种漂移可能性及检测方法进行了研究 ,并在南京点检测到发生基因漂移的野生大豆 1株。这说明大豆与野生大豆发生基因漂移是可能的 ,同时也提示引种抗草甘膦大豆应有足够的安全控制措施 ,以免发生基因漂移而逸生为超级杂草。