转基因抗除草剂杂交水稻研究取得重要进展

由亚热带农业生态研究所选育的转基因抗除草剂杂交水稻“香125S／Bar68—1”于日前完成了湖南省早稻区域试验和农业部批准的生产性试验。

转基因抗除草剂杂交水稻研究取得重要进展

由亚热带农业生态研究所选育的转基因抗除草剂杂交水稻“香125S／Bar68-1”于日前完成了湖南省早稻区域试验和农业部批准的生产性试验。

温室条件下抗除草剂转基因水稻与杂草稻杂交和回交后代的适合度分析

在温室条件下,将抗除草剂转基因水稻Y0003和99-1与马来西亚杂草稻和国内安徽塘稻人工授粉获得的携带抗性基因的F1、F2与相应杂草稻回交,统计回交结实率和携带抗性基因的比例,并对携带抗性基因的杂交/回交代的适合度进行了测定,综合判断抗性基因漂移的风险。研究表明,在人工授粉的条件下,携带抗性基因的杂交代都能与相应的杂草稻回交并结实,结实率为15%～60%。F1的种子绝大多数都对草丁膦表现出了良好的抗性,F2和回交代分别表现为3∶1和1∶1的抗性分离比例,符合孟德尔遗传规律。适合度研究表明,杂交代、回交代与相应的杂草稻相比没有明显差异,大多数的杂交种的适合度和回交代相差不大,个别杂交代的适合度没有回交代高。以上研究结果表明在无除草剂选择压下,携带转基因水稻Y0003和99-1的抗性基因的2种杂草稻的杂交和回交后代有在适宜环境条件下生存定植的可能性。

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。

抗除草剂基因导入培矮64S实现杂交水稻制种机械化的初步研究

利用农杆菌介导的高效遗传转化技术 ,成功地将 Bar基因转入两系杂交稻的不育系培矮 6 4S。转基因植株具有明显的 Basta抗性 ,分子检测进一步证明 Bar基因已整合到水稻染色体上。模拟制种的成功 ,表明机械化制备杂交水稻种子是可行的。

抗除草剂转基因水稻稳定系TR4的获得及其遗传研究

用Bar基因通过基因枪法轰击京引119未成熟胚，得到抗除草剂Basta的转基因植株，经加代和选择得到抗除草剂的稳定系TR4，其基本农艺性状与京引119相仿。用TR4与4个粳稻品种杂交进行遗传分析表明，TR4的抗除草剂特性由一对显性基因控制，符合孟德尔遗传规律。该外源基因可通过有性杂交转育，在杂交稻和常规直播稻的选育上有较大的利用价值。

抗除草剂基因(BAR)转基因水稻的毒性试验

为了对抗除草剂基因 (BAR)转基因水稻进行安全性评价 ,对该样品进行了急性毒性试验、致突变试验及 30天喂养试验。结果大、小鼠经口 L D5 0 >2 1.5 g/ kg BW,无致突变作用 ,30天喂养试验 16、32、6 4g/kg BW各剂量组大鼠生长发育、体重、食物利用率、血常规、脏体比及病理组织学观察等指标与阴性对照组比差异均无显著性 ,无作用剂量为 6 4g/ kg BW。提示抗除草剂基因 (BAR)转基因水稻食用是安全的。

抗除草剂转基因水稻对稻田杂草种群的影响

草铵膦作为抗除草剂转基因水稻的专用除草剂,对千金子、节节菜、陌上菜、丁香蓼、鳢肠、双穗雀稗、四叶萍和水竹叶表现出优良防效,但不能有效防治牛筋草、牛毛毡、矮慈姑、野荸荠和空心莲子草。在田间使用草铵膦可以有效防治早期出苗的无芒稗,但不能防治中后期出苗的莎草科和阔叶类杂草。与常规稻秀水11相比,转基因水稻99- 1的每穗实粒数显著高于秀水11,从而获得了更高产量。转基因水稻嘉禾201与亲本丙94 -02比较,对稻田主要杂草密度和生物量的影响差异不显著。转基因水稻99- 1和嘉禾201对无芒稗的影响因子R显著大于化感潜力品种地谷,但与非化感品种秀水11相当,表明99- 1和嘉禾201无化感竞争优势。

转bar基因水稻杂交后代的除草剂抗性遗传

通过回交将抗Basta除草剂的bar基因转育到其它品种 ,是获得新的抗除草剂转基因材料的一种简便有效的方法。通过对转bar基因水稻人工杂交与回交后代除草剂抗性的连续跟踪鉴定 ,研究了bar基因在水稻杂种后代的遗传表现。结果表明 ,bar基因在杂种的早期世代基本符合 1对显性基因的遗传规律 ,但在杂种的自交世代中普遍观察到bar基因的异常分离现象 ,即已经纯化稳定的抗性植株的后代重复出现抗性分离 ,其分离比例多为 1∶1,极少数为 2∶1。

抗除草剂转基因水稻的研究进展及其安全性问题

近年来,抗除草剂转基因作物的研究取得了一些进展。本文简述了抗除草剂转基因作物的发展历史以及除草剂的作用机理,分别介绍了抗EPSPS抑制剂基因、抗ALS抑制剂基因、乙酰CoA转移酶基因、阿特拉津氯水解酶基因、细胞色素P450基因和原卟啉原氧化酶基因这6类抗除草剂基因的来源,抗性机理以及目前它们在转基因水稻上的应用。最后,对转基因水稻的食用安全性,转基因释放、飘移对生态的影响进行了探讨,并对转基因水稻的未来发展进行了展望。

抗除草剂转基因水稻抗性基因漂移的安全性探讨

从抗性基因漂移的条件出发 ,探讨了抗除草剂转基因水稻向近缘种杂草稻、野生稻以及伴生杂草稗草的抗性基因漂移 ,认为抗除草剂转基因水稻的抗性基因向近缘种杂草稻和AA基因组的野生稻漂移的可能性最大 ,存在较高风险 。

抗除草剂基因atzA在转基因水稻中的遗传

研究了细菌阿特拉津氯水解酶基因atzA在转基因水稻AA269株系自交和回交后代中的遗传规律.结果表明:atzA基因作为一个显性遗传位点遵循孟德尔遗传分离规律.除草剂抗性鉴定结果表明,在T_1代水稻群体中除草剂抗性和敏感株数遵循3:1的分离规律,T_2代稳定纯合;T_2～T_7自交世代的转基因植株均保持稳定的除草剂抗性.在BC_1～BC_3代群体中除草剂抗性和敏感株数遵循1:1的分离规律,BC群体自交的BCF_2群体中遵循3:1分离规律.分别对AA269/9311的B_3F_1和B_2F_2群体中的一个株系进行了PCR分析,PCR阳性株与阴性株的分离比例分别符合1:1和3:1,与除草剂抗性鉴定结果一致.对T_7代群体中部分单株的Southern杂交和RT-PCR分析表明,atzA基因已稳定遗传至T_7代,并得到表达.

从无芒稗花粉活力评价其与转基因抗除草剂水稻基因漂移的可能性

为给转基因抗除草剂水稻和稗草间的基因漂移研究提供必要的信息,探寻了无芒稗(Echinochloacrusgalli var.mitis)花粉活力及其测定的最佳方法,并利用该方法测定了无芒稗开花盛期后离体和活体条件下不同时间的花粉活力。结果表明无芒稗开花盛期取样离体条件下花粉活力下降较快,3 h后花粉活力只有5.41％,活体条件下花粉活力下降较慢,3 h后仍有17.31％的花粉有活力。这说明无芒稗花粉在水稻开花时仍有部分保持活力,因而存在潜在的基因漂移可能性。同时用最佳培养基法测定了不同条件处理下(紫外灯照射,反复冻融,黑暗放置)无芒稗花粉活力,结果表明无芒稗花粉在不利环境条件下活力难以保持。

UV-B辐射增强对抗除草剂转基因水稻CH_4排放的影响

在大田条件下,研究了UV-B(ultraviolet-B)辐射增强对抗除草剂转基因水稻及亲本常规水稻甲烷(CH4)排放的影响。UV-B辐射设2水平,即对照(CK,自然光),增强(Elevated,14.4 kJ·m-·2d-1),相当于南京地区大气臭氧耗损25%的辐射剂量。结果表明,UV-B辐射增强并没有改变稻田CH4排放通量的季节性变化规律。与对照相比,UV-B辐射增强显著提高CH4排放通量和累积排放量。水稻分蘖期CH4累积排放量最高,占全生育累积排放量的51.55%—61.01%;其次是拔节至孕穗期,占20.00%—26.64%。抗除草剂转基因水稻的CH4排放通量和累积排放量显著低于亲本常规水稻。研究说明,UV-B辐射增强下种植抗除草剂转基因水稻对于减缓稻田甲烷排放有积极意义。

控释氮肥对抗除草剂转基因水稻田土壤甲烷排放的影响

采用温室盆栽和静态箱-气相色谱法,研究了控释氮肥对抗除草剂转基因水稻和亲本常规水稻稻田土壤甲烷(CH4)排放的影响。供试土壤为潴育型水稻土,氮肥种类为尿素和控释氮肥。结果表明,与对照(尿素)相比,控释氮肥提高了水稻分蘖数、株高、生物量及产量。水稻品种对CH4季节性排放规律没有明显影响,CH4排放通量基本表现为,自水稻移栽后逐渐升高,移栽后62—92 d出现峰值,而后逐渐降低至水稻收获。与对照相比,控释氮肥可显著降低CH4排放通量和全生育期累积排放量。抗除草剂转基因水稻稻田土壤CH4排放通量和累积排放量均显著低于亲本常规水稻。研究认为,一次性基施控释氮肥和种植抗除草剂转基因水稻对有效减缓稻田甲烷排放具有重要意义。

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。

草铵膦在转基因抗除草剂杂交稻直播栽培中的应用效果

以转基因抗除草剂杂交早稻“株1S／Bar68—1”为材料，常规除草剂2次除草方式为对照，探讨了草铵膦1次除草方式在水稻直播栽培中的应用效果。结果表明：与常规除草（效果表现为千金子草害）相比，灭生性除草剂草铵膦除草对供试材料株叶形态无显著影响，但使田间杂草数量减少85．3％，减少产量损失33．1％，节约成本37．5％。“株1S!Bar68—1”直播栽培中应用草铵膦除草剂1次除草的技术要点为：草铵膦有效成分0．6g／L，每公顷用量720—960L（有效成分剂量432～576g／hm2），于分蘖末期紧挨冠层均匀喷雾，冒头杂草重点喷施。

草铵膦在转基因抗除草剂杂交稻栽培中的应用效果研究

随着劳动力成本的不断提高和水稻耕作方式的革新,如何高效防除杂草成为当前水稻栽培中亟待解决的重要问题,转基因抗除草剂杂交稻的培育成功为此提供了重要途径。中国科学院亚热带农业生态研究所水稻组经过十多年的研究,成功培育了具有灭生性除草剂草铵膦抗性的"香125S/Bar68-1"和"株1S/Bar68-1"等多个转基因抗除草剂杂交稻组合,并进入到生产性试验阶段。近年来,课题组围绕草铵膦在转基因抗除草剂杂交稻大田栽培中的应用开展了系列研究,获得如下主要结果:

抗除草剂转基因水稻对除草剂敏感性研究

选用常用稻田除草剂对转基因水稻芽前、苗期以及移栽后处理结果表明 ,转基因水稻对常用稻田除草剂的敏感性不同。果尔、丁草胺在超高剂量 (30 0ml/hm2 、30 0 0ml/hm2 )下 ,转基因水稻较普通水稻更具耐药性 ,且在使用苯达松 (2 2 5 0ml/hm2 ～ 375 0ml/hm2 )进行芽前处理时 ,其耐药性与普通水稻差异极显著 ;在 10 %草甘膦水剂 0 .6 7mg/L、1.33mg/L、2 .6 6mg/L浓度下 ,转基因水稻较普通水稻推迟出现症状 ,叶片枯黄出现时间推后 ;在5 0 %丁草胺EC超高剂量 (30 0 0ml/hm2 )下 ,转基因水稻叶片所受三级以上严重药害明显低于普通水稻。

抗除草剂转基因水稻研究进展

本文综述了转抗除草剂Bar基因、pat基因和aroA基因水稻的抗性机理,抗除草剂基因导入水稻的常用方法及导入后对稻米品质的影响,抗除草剂基因在水稻研究和生产上的应用以及抗除草剂转基因水稻的安全性问题,同时指出了目前研究中存在的有关问题及今后的发展方向。