转cry1Ie基因玉米残体对赤子爱胜蚓的生长发育及体内酶活性的影响

转Bt基因抗虫玉米通过根系分泌物或植株残体降解等方式将植株表达的Bt杀虫蛋白释放到土壤中。本文通过在人工土壤中添加磨碎的转cry1Ie基因玉米植株残体来饲养赤子爱胜蚓Eisenia foetida,研究了转cry1Ie基因玉米植株残体对赤子爱胜蚓生长发育及体内酶活性的影响。结果显示,在63 d的试验中,添加转cry1Ie基因玉米植株残体处理组没有引起赤子爱胜蚓的死亡。5个处理组与对照组中每7 d的蚯蚓体重、产茧数量、茧孵化数量均没有显著差异。SOD酶和POD酶活力随Bt玉米植株残体组织含量的增加而增加,50B+0N(50 g Bt/500 g土壤)处理组中SOD酶和POD酶活力要显著高于0B+50N(50 g non-Bt/500 g土壤)对照组。因此,Bt玉米植株残体可以在7 d时诱导赤子爱胜蚓SOD酶和POD酶活性。但5个处理组与对照组中赤子爱胜蚓的总蛋白含量、AChE和CAT酶活力没有显著的差异。

不同遗传背景的转Cry1C基因玉米品系的室内抗虫性鉴定

以转Cry1C基因的转基因玉米C492为供体,通过回交转育的方式将目标基因分别导入不同遗传背景的玉米自交系,获得转基因玉米自交系C492/N-76、C492/N202、C492/S273、C492/DH1901和C492/DH1904,采用室内离体组织生测的方法研究各品系对玉米螟和草地贪夜蛾的抗虫性。结果表明:转基因玉米C492和5个不同遗传背景自交系均表现出高抗玉米螟,虽对草地贪夜蛾的抗性有一定差异,但接虫6 d后幼虫死亡率均达到80%以上。这说明转基因玉米C492和5个不同遗传背景自交系可用于抗虫转基因玉米新品种培育,具有较好的商业化应用前景。

转基因玉米对田间节肢动物生物多样性及虫害发生的影响

【目的】明确转基因抗虫(cry1Ab)耐除草剂(epsps)玉米DBN9936对田间节肢动物生物多样性及虫害发生的影响,为转基因作物的生物安全提供数据支持。【方法】在田间隔离条件下,采用直接观察法对田间节肢动物种类和数量进行统计,采用剖杆法调查钻蛀类害虫的危害情况。分析比较转基因玉米宏硕1799转化体和远科105转化体及其非转基因玉米受体品种、非转基因玉米栽培品种先玉335的田间节肢动物功能群、丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀性指数、优势集中性指数等相关参数。【结果】1)转基因玉米与非转基因玉米受体品种的田间节肢动物丰富度指数、多样性指数、均匀度指数、优势集中性指数随时间变化趋势基本一致;2)转基因玉米的叶片平均受害率、茎秆平均受害率和穗尖平均受害率均低于非转基因玉米;3)转基因玉米与喷施杀虫剂的非转基因玉米上玉米螟、棉铃虫和黏虫等鳞翅目害虫的危害程度均较非转基因玉米有不同程度的降低。【结论】与非转基因对照玉米相比,受试转基因玉米有降低鳞翅目靶标害虫发生的趋势,且对田间节肢动物生物多样性无明显影响。

转基因抗虫耐除草剂玉米瑞丰125 Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白的时空表达分析

玉米是我国最重要的粮食作物之一,虫害会造成严重的品质和产量损失,转Bacillus thuringiensis(Bt)基因抗虫玉米为玉米害虫的防治提供了新途径。转Bt基因抗虫玉米的抗虫性与外源杀虫蛋白表达量具有密切的关系,明确Bt杀虫蛋白在不同生育期和不同器官中的表达量,对害虫的综合防治和农业转基因生物安全管理具有重要意义。连续两年采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定了9个地点种植的瑞丰125不同器官中Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白表达量,对比分析了玉米拔节期(V6-V8)叶片、抽雄期(VT)雄穗、吐丝期(R1)叶片和花丝、成熟期(R4)叶片和籽粒的Bt杀虫蛋白含量,结果表明Bt杀虫蛋白表达量在不同玉米器官中差异较大。2年9个地点的数据整体上呈现出叶片中Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白表达量较高,而籽粒中Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白表达量较低的规律。9个地点种植的瑞丰125的Cry1Ab/Cry2Aj杀虫蛋白表达量有所差异,但差异整体较小。

转BtCry1Ac基因107杨生长分析

以4个7年生转BtCry1Ac基因107杨无性系及其未转基因对照为材料,对河北深州市、枣强县和盐山县3个地点营建的对比试验林进行调查,对其生长进行分析,探究外源基因的转入对其生长产生的影响。结果表明,转基因株系间平均树高、胸径、材积无显著差异,但均显著低于未转基因对照。转基因株系在不同试验林生长量表现不同,枣强试验林与盐山、深州试验林在生长量方面均存在显著差异,盐山试验林表现最好,枣强试验林平均树高、胸径、材积仅为盐山的86.5%、84.8%、65.1%。多点联合方差分析表明,株系与地点之间互作明显。转基因株系与对照树高、胸径、材积方面,在速生期、年平均最大生长量等时期较为相近,生长模式基本相同。

转Bt基因玉米幼苗残体中Cry1Ab杀虫蛋白田间降解动态

【目的】研究间苗后留在田间地表的转Bt基因玉米幼苗残体中Cry1Ab杀虫蛋白的降解规律,比较两种Bt玉米幼苗残体中Cry1Ab杀虫蛋白的降解速度。【方法】以两种表达Cry1Ab杀虫蛋白的转Bt基因抗虫玉米MON810和Bt11为材料,采用ELISA方法测定各取样时期中幼苗残体中Cry1Ab杀虫蛋白残留量。【结果】转Bt基因玉米幼苗残体中杀虫蛋白降解是逐渐的,且降解速度较快,到50d时幼苗残体已经完全腐烂,Bt11幼苗残体中的杀虫蛋白已经完全降解,在MON810中还能检测到微量的杀虫蛋白。两种转基因玉米幼苗残体中的Bt杀虫蛋白的初始含量差异不显著,但在同一时间段的Bt杀虫蛋白降解速度存在差异均显著,在30d前MON810幼苗残体中Bt杀虫蛋白降解速度比Bt11降解的快,30d后,则降解趋势相反,到50d取样结束时MON810和Bt11分别降解了初始含量的99.81%和100%。【结论】两种转Bt基因玉米间苗后留在田间的幼苗残体中的Cry1Ab杀虫蛋白降解速度不同,在50d完全腐烂时,其中的杀虫蛋白完全降解或仅有微量残留。

利用CRISPR/Cas9基因编辑片段敲除技术创制玉米多样化等位变异

利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制等位变异已经成为众多植物中增加种质资源多样性的重要手段。提高玉米等谷物中类胡萝卜素含量是发展中国家解决维生素A缺乏症的一种经济方法。本研究以玉米中调控类胡萝卜素合成的基因crtRB1为研究对象,利用双靶标片段缺失性基因编辑技术,在原生质体中对crtRB1的启动子顺式元件进行片段敲除,获得了具有片段缺失和InDel(插入或缺失)的多样化等位变异,这为在玉米中实现稳定的crtRB1启动子元件的缺失突变奠定了基础,对启动子元件的功能研究和玉米的品质改良具有重要意义。

转Bt基因抗虫玉米植株叶腋处花粉中Cry1Ab杀虫蛋白的田间降解动态

以表达Cry1Ab杀虫蛋白的两种转Bt基因抗虫玉米MON810和Bt11为材料,采用ELISA方法研究了玉米散粉时沉积在植株叶腋处Bt玉米花粉中Cry1Ab杀虫蛋白的田间降解动态,比较了两种Bt玉米花粉中Cry1Ab杀虫蛋白的降解速度.结果表明,Bt玉米花粉中Cry1Ab杀虫蛋白是逐渐降解的,且降解速度逐渐加快.但两种Bt玉米花粉中Cry1Ab杀虫蛋白降解速度不同,MON810中的Bt杀虫蛋白降解较快,而Bt11中的降解较慢.d15时在MON810叶腋处的花粉中已经检测不到Bt杀虫蛋白,而在Bt11花粉中Bt杀虫蛋白到d18才完全降解.两种Bt玉米花粉中杀虫蛋白的初始含量差异显著,且在各个取样时间内Bt杀虫蛋白的残留量存在显著差异.玉米散粉时留在田间的Bt玉米花粉中的Cry1Ab杀虫蛋白不会在自然界累积.

转Bt cry1Ah基因抗虫玉米对亚洲玉米螟、棉铃虫和黏虫的抗性评价

利用农杆菌介导法将Bt cry1Ah基因转入玉米自交系综31,获得对玉米螟有显著抗性的转基因玉米HGK60,为了研究其对鳞翅目害虫的杀虫活性,在室内和田间分别用亚洲玉米螟、棉铃虫和黏虫幼虫对HGK60玉米的杀虫效果进行检测。室内生物活性检测结果表明,取食HGK60玉米心叶的亚洲玉米螟幼虫在3 d后死亡率达100%;HGK60玉米对棉铃虫幼虫有毒杀作用,玉米不同部位对棉铃虫幼虫的杀虫效果存在差异;与非转基因玉米对照相比,取食HGK60玉米叶片一周后的黏虫幼虫体重增长明显受到抑制。田间生物活性检测结果表明,HGK60玉米对于亚洲玉米螟和棉铃虫有很强的杀虫活性,达到高抗级别,对于黏虫有一定的杀虫活性,为抗性级别。

转Bt cry1Ah/cry1Ie双价基因抗虫玉米的研究

构建了含有人工改造的抗虫基因Bt cry1Ah、cry1Ie和耐除草剂基因2mG2-epsps的植物表达载体pMUHUESGM,利用基因枪法将表达盒片段转化玉米愈伤组织,以2mG2-epsps基因为筛选标记基因,经草甘膦异丙胺盐筛选获得24株T0代再生植株,其中PCR检测阳性植株有20株。T0和T1代植株的分子检测结果证明了外源基因已经整合到玉米基因组中并能够稳定遗传和表达,转基因株系在田间生物活性检测中表现出较好的抗虫性,这为培育抗虫玉米新品种提供了参考,同时本研究中采用了基因枪片段转化法,提高了转基因的生物安全性。

采用玉米Ubi-1启动子获得低拷贝转基因玉米植株

通过基因枪粒子轰击和草丁膦 (PPT)选择获得可育的玉米转基因植株 ,并分析了外源基因在转化体中的拷贝数与启动子之间的关系。用玉米Ubi 1启动子驱动外源基因 ,玉米转化体中外源基因的拷贝数较低 ;可能的原因为Ubi 1启动子通过与其内部同源序列发生重组而被定点整合进玉米基因组 ,共转化的两种质粒DNA在整合至玉米染色体DNA之前已重构成为一个整体。结果显示使用某一植物自身基因的启动子可以降低外源基因在该物种转基因个体中的拷贝数 ,进而避免基因沉默现象的发生。目前已得到第二代转基因玉米种子。

基于KASP平台的转基因玉米高通量特异性检测方法

为了促进转基因玉米产业化发展,加快优良性状转化体与骨干自交系的转育工作,适用于回交群体的高通量前景选择方法亟待开发。本研究以转基因玉米DBN9936为材料,根据其外源插入片段及其侧翼序列,采用primer5软件设计了6对特异性引物,与内标准基因zSSIIb引物进行组合用于评估,获得最优引物组合后,进一步开展特异性验证、检出限测试和多样品验证。结果显示,最优引物组合为DBN9936-LB1*zSSIIb-k1;10份DBN9936 BC1代种子的KASP基因分型结果与琼脂糖凝胶电泳结果完全一致;10份转化体DBN9858、DBN9501、C0010.1.3、C0010.3.1、C0010.3.7、C0030.2.5、BT11、GA21、MIR162和2A-7的转基因玉米样品在双平台上检测结果均表现为阴性;转基因玉米DBN9936的检出限为10%;48份不同DBN9936杂交种材料的KASP基因分型结果均表现为阳性。综上,本研究方法可用于转基因玉米DBN9936回交转育过程中的前景选择,且样品通量高,为其他农作物在转基因育种过程中的目标基因检测提供了技术参考。

转cry1F基因玉米花粉对腰带长体茧蜂存活和繁殖的影响

腰带长体茧蜂(Macrocentrus cingulum)是亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)幼虫的主要寄生蜂,对亚洲玉米螟种群具有重要的控制作用。玉米花粉可以作为腰带长体茧蜂的补充营养。本研究利用转cry1F基因抗虫玉米花粉作为补充食物饲喂腰带长体茧蜂寄生亚洲玉米螟幼虫,研究其对腰带长体茧蜂存活和繁殖的影响,为转基因抗虫玉米的环境安全评价提供科学依据。结果表明,饲喂转cry1F基因抗虫玉米花粉后腰带长体茧蜂的寄生率、茧块重量、每茧块茧数、羽化率与饲喂对照玉米花粉相比无显著差异;在蜂蜜水+Bt玉米花粉处理中虽然与对照玉米花粉处理相比雌蜂的寿命并没有显著差异,但雄蜂的寿命差异显著;在取食转cry1F基因抗虫玉米花粉的腰带长体茧蜂体内未检测到Bt蛋白成分。说明转cry1F基因抗虫玉米花粉对腰带长体茧蜂的存活和繁殖没有显著影响。

转Bt基因玉米残体Cry1Ab蛋白在土壤中的残留动态

采用ELISA定量法研究了(28±1)℃下转Bt基因玉米植株残体不同组织所含Cry1Ab蛋白在黄褐土和红壤中的残留动态,并对其进行方程拟合。结果表明,转Bt基因玉米植株残体不同组织释放的Cry1Ab蛋白在不同土壤中的残留动态基本一致,均呈前期快速降低和后期稳定下降2个阶段,但同一组织释放的Cry1Ab蛋白在不同土壤中的残留变化速率存在显著差异,黄褐土中下降明显快于红壤,1周内表现尤为显著;不同组织释放的Cry1Ab蛋白在同一土壤中其残留差异显著,且受培养时间等因素的影响,总体表现为根>叶>茎,与初始时Cry1Ab蛋白土壤可提取量表现基本一致;双指数模型比移动对数模型和指数模型更符合转Bt基因玉米残体中Cry1Ab蛋白在土壤中的残留动态。

CBF1基因转化饲草玉米SAUMZ1提高抗寒性的研究

本研究以拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶片为材料,用PCR方法成功地克隆了转录因子CBF1基因,并初步对其进行了序列分析,构建了植物表达载体,然后通过农杆菌介导法将CBF1基因转入饲草玉米SAUMZ1(Zea mays)。PCR分子检测表明,外源基因已经插入到玉米草基因组中。不同低温胁迫处理后,转基因植株比对照植株的相对电导率含量低,进一步说明转入CBF1基因后增强了饲草玉米SAUMZ1的抗寒性。

口蹄疫病毒结构蛋白P1基因转化玉米的初步研究

实验在构建口蹄疫病毒(FootandMouthDiseaseVirus,FMDV)结构蛋白P1基因植物双元表达载体(pBI131SP1、pBI21P1和pBI121AP1)的基础上,以玉米自交系8902、340、4112的Ⅱ型胚性愈伤组织为受体,用农杆菌介导法和基因枪轰击法转化玉米,获得31株抗性再生植株。GUS染色证明外源目的基因在玉米细胞和组织中得到了表达。PCR检测、Southernblotting鉴定证实目的基因P1已整合到再生植株的基因组中,共获得了13株转基因玉米植株,首次进行了FMDV抗原基因转化玉米的研究。

利用密码子优化提高Bt cry1Ah基因在转基因玉米(Zea mays L.)中的表达

Bt cry1Ah基因是本实验室从苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)菌株BT8中克隆的一种新型杀虫蛋白基因。在前期工作中已根据植物密码子偏好性对cry1Ah基因进行过一次优化。根据玉米密码子偏好性对cry1Ah基因进行第二次优化,并将两次优化的cry1Ah基因分别构建了pAhmG和pmAhb植物表达载体,利用农杆菌介导法转化玉米自交系综31,分别得到10株和9株阳性转基因玉米植株。通过ELISA、Westernblot检测及生物活性检测,比较不同优化的基因在玉米中的蛋白表达量及抗虫情况。初步结果表明外源基因在玉米植株中可以稳定表达并可以遗传。二次优化基因比一次优化基因在玉米中的蛋白表达量更高,抗虫性更好。表明密码子优化有利于提高外源基因的表达。

农杆菌介导抗虫基因GmCry1F转化玉米的研究

培育转基因抗虫玉米是防治玉米螟虫的有效途径之一。本研究通过对来源于苏云金芽孢杆菌Cry1F野生型基因编码区密码子优化改造获得新型抗虫基因Gm Cry1F,使用农杆菌介导的玉米幼胚遗传转化法将目的基因转入玉米材料Hi-II,最后应用PCR法与蛋白免疫学法对试验结果进行鉴定检测。结果表明:成功构建了植物表达载体CUB-ubi::Gm Cry1F-35s::bar,经光照培养分化获得到转化苗25株,其中有17株的PCR和试纸条检测均呈阳性,说明Gm Cry1F基因已经整合到玉米基因组中。这一研究结果为下一步开展转基因抗虫玉米育种工作提供了较好的研究材料,也为玉米抗虫基因工程育种研究提供参考。

应用ELISA定量检测转基因玉米中Bt1蛋白的研究

应用纯化的Bt1杀虫晶体蛋白作为标准蛋白和免疫抗原,通过抗体-抗原-酶标抗体反应,建立了酶联免疫吸附测定法(ELISA),以定量检测转基因玉米中的Bt1表达蛋白。用建立的ELISA法对4种进口玉米产品进行了测定,实验结果得到了免疫印迹分析的验证,并与进口试剂盒方法的定量分析结果相一致,因而建立的ELISA法具有操作简便、快速特异、定量准确、经济实惠的优点,特别适合于大批量检测,有着良好的应用前景。

农杆菌介导Cry1 Ab/Ac抗虫转基因玉米植株的获得

转基因技术的迅速发展有效地打破了物种间的遗传壁垒,从而加快了优良基因定向聚合的进程,然而遗传转化率低及转基因安全问题成为制约其进一步发展的限制因素。基于此,本研究以玉米自交系H99为材料,将Ac/Ds双元表达载体(包含抗虫Cry1 Ab/Ac基因和gfp报告基因等)通过农杆菌介导法转入由110粒玉米幼胚诱导出的愈伤组织中,获得28株抗性转基因植株。经PCR及RT-PCR的验证结果显示,其中8株为含有Cry1 Ab/Ac目的基因且该基因有效表达的阳性植株,转化效率达7%。通过农杆菌介导法所获得的玉米转基因植株为今后剔除抗生素筛选标记,从而获得安全的玉米抗虫新种质提供了遗传材料。