转双抗虫基因741毛白杨的选择及抗虫性

用部分改造BtCrylAc基因与慈菇蛋白酶抑制剂 (API)基因构建的双抗虫基因表达载体 ,通过农杆菌介导法转化了 741毛白杨 [PopulusalbaL .× (P .davidianaDode +P .simoniiCarr .)×P .tomentosaCarr .]。本文报道了选择转化植株的条件。在含卡那霉素 (Km’)的生根培养基中初步选择到转化植株 ,PCR检测表明 80 %的植株呈现阳性反应。对初步选择的转基因植株用杨扇舟蛾 (ClosteraanachoretaFabricius)和舞毒蛾 (LymantriadisparLinnacus)幼虫进行饲虫试验。其结果按照死亡率划分了高、中、低和对照 4类昆虫死亡率的植株 ,并对这 4类的定期死亡率、生长发育的延迟性后效应等进行了比较研究 ,为选择具有显著抗虫性的植株 (无性系 )提供依据。分子生物学检测结果 ,证明被选择植株 (无性系 )的基因已转入 ,且生长发育正常 ,占参试饲虫试验植株的 38 1 %

转双抗虫基因741杨的抗虫效应及其规律研究

通过室内饲虫试验 ,应用昆虫的总死亡率、各龄期死亡率、各龄历期及发育速率、昆虫体重增长速率等指标 ,测定了转双抗虫基因 74 1杨的抗虫性。研究结果表明 ,转基因抗虫杨不同株系对昆虫的致死效应有显著差异 ;不同昆虫种类和同一昆虫幼虫的不同龄级对转基因杨株系的敏感性有明显差异 ,4种测试昆虫的敏感性强弱依次为 :杨小舟蛾 >美国白蛾 >杨扇舟蛾 >舞毒蛾 ,随着昆虫幼虫龄级的增加 ,昆虫对转基因杨株系的敏感性逐渐降低 ;高抗虫株系主要表现为对低龄幼虫的强致死作用 ,中等抗虫株系表现为对各龄幼虫稍低的但是持续的致死效应 ;各转基因杨株系对测试昆虫的生长和发育都有明显抑制作用 ,可导致昆虫的发育历期延长、发育速率和体重增长速率降低。

转基因741杨抗虫性研究

采用群体和单体饲养的方法,用转双抗虫基因741杨叶片饲养舞毒蛾和美国白蛾幼虫,测定其死亡率、各龄期的发育速率、体重增加速率和取食效率。结果表明:4个转双抗虫基因的741杨株系对舞毒蛾和美国白蛾均有明显抗虫效果,主要表现为对低龄幼虫的毒杀作用和对高龄幼虫生长发育的抑制作用。用转抗虫基因杨树叶片饲养的昆虫幼虫死亡率均高于对照,最高可达100%,而且,可导致存活幼虫的不正常的发育,使其发育历期明显延迟,发育速率、体重增加速率和取食增长率均显著降低。

转不同抗虫基因741杨的抗虫选择性

以转抗虫基因(BtCry3A)741杨7个株系和转双抗虫基因(BtCrylAc+API)741杨2个株系为材料,从分子生物学检测、毒蛋白的表达、抗虫性检测3个方面,研究转不同Bt基因741杨对不同类型害虫的抗虫选择性。结果表明:2种Bt抗虫基因分别在转基因741杨不同株系中稳定存在。转BtCry1Ac的2个株系毒蛋白含量分别为0.0127%和0.0099%,具高抗虫性的株系pb29的毒蛋白含量高于中等抗虫性的株系pb17。转BtCry3A基因的5个株系毒蛋白含量为0.0678%～0.1521%,不同株系间存在一定差异。BtCry3型的毒蛋白表达量非常高,是BtCry1型的10倍。用对鳞翅目害虫具高抗虫性和中等抗虫性的转双抗虫基因(BtCrylAc+API)741杨株系叶片饲养鞘翅目害虫柳蓝叶甲,幼虫死亡率达到28.4%～42.8%,转基因株系与未转基因的对照没有明显差异。用转BtCry3A基因741杨不同株系叶片饲养柳兰叶甲幼虫,均表现出高抗虫性,死亡率在2天之内均可达到100%;而饲养杨扇舟蛾幼虫,死亡率为0～42.86%,未表现出明显抗虫性,与未转基因对照没有明显差异。

转基因741杨林节肢动物群落结构的研究

研究了不同抗虫性的转基因 74 1杨节肢动物群落的组成结构及节肢动物群落、害虫亚群落、天敌亚群落的丰富度、优势度、均匀度和多样性指数 ,并对不同抗虫性转基因 74 1杨的节肢动物群落进行相似性分析 .结果表明 ,转基因74 1杨能明显降低群落中食叶害虫的数量 ,同时 ,使群落中食叶害虫优势种的优势度降低 .随抗虫性的增强 ,害虫亚群落的多样性指数和均匀度有不同程度的增高 .不同抗性的转基因 74 1杨 ,抗性越强所形成的节肢动物群落与未转基因节肢动物群落的相似性越低 .

转双抗虫基因741杨节肢动物群落生态安全性评价——转基因741杨对节肢动物群落空间结构的影响

应用群落抽样调查方法,在田间试验林,调查比较研究了转双抗虫基因741杨不同抗虫株系节肢动物群落的垂直结构和组成,发现转基因植株和土壤节肢动物亚群落对抗虫基因的灵敏性较高,且优于对照741杨。其中高抗虫741杨植株亚群落结构较为合理。而土壤节肢动物群落则以中等抗虫株系为好。转双抗虫基因741杨地表层和灌草层节肢动物群落多样性、均匀度指数高,优势集中性指数低,稳定性较强,且3个转双抗虫基因741杨株系群落之间差异不大。综合分析表明,转双抗虫基因741杨对节肢动物群落垂直结构具有一定的正面效应。

转双抗虫基因741杨不同月份嫩枝扦插苗木质量对比研究

试验对转双抗虫基因741杨在不同月份嫩枝扦插的假植苗的生长指标、水分状况、营养状况、原生质膜透性等方面进行了比较分析。结果表明,5月份扦插的苗木生长最快,但苗木分化较大,苗高变异系数达到33 17%,基茎变异系数达到40 04%。随着时间推移,苗木生长量降低,但变异系数减小,苗木生长也变得较为整齐。在自然状态下,不同月份扦插的苗木保水能力存在差异,扦插越早的苗木保水能力越强,越冬受低温伤害越轻。不同月份扦插的苗木失水后恢复生长能力也存在差异,5月份苗木质量较好,在失水5d后仍具活力。

转双抗虫基因741杨节肢动物群落营养结构及生态位变化

转双抗虫基因741杨(简称转基因741杨)节肢动物群落中,基位物种的植食性昆虫丰富度显著降低,但中性节肢动物丰富度却明显增加。高抗和中抗的节肢动物群落中位物种和顶位物种较之对照有所增多。转基因741杨节肢动物群落的害虫功能团,其优势状况,与对照相比有所改变:天敌优势度高于对照,中性节肢动物丰富度增加,并在天敌-害虫的营养链中起着重要的调控作用。鳞翅目害虫的空间生态位宽度最小,其它各功能类群的生态位宽度较大;捕食性和寄生性天敌与鳞翅目害虫的生态位重叠均较小,而与腐生和游逛种类的生态位重叠较大;各类害虫之间、捕食性天敌与寄生性天敌之间亦存在激烈竞争。转基因741杨对寄生性天敌和捕食性天敌在利用时间资源上有正作用。各种功能类群的时-空二维生态位宽度和生态位重叠均不如单维生态位宽度和生态位重叠值大,但抗性株系天敌类群对环境的适应性优于对照。

转基因741杨节肢动物群落主要害虫及天敌的动态变化

在时间序列过程中,转基因741杨对目标害虫鳞翅目食叶害虫表现出持续的抗性,其数量明显减少,高抗和中抗741杨之间差异不大。研究表明,转基因741杨对目标昆虫和非目的植食性害虫存在负效应,而对天敌和中性节肢动物组成和发生无明显负作用。因而在制定害虫综合治理策略和途径上宜采取与对照741杨不同的措施,抗性株系应以生态调控为主。

转基因741杨与非转基因741杨木材物理力学性质差异

本研究对田间试验林中8年生转基因741杨与非转基因741杨木材物理力学性质进行了对比分析。结果表明,转基因741杨的横纹抗压比例极限应力除了全部弦向略低于非转基因741杨外,干缩性、抗弯强度、顺纹抗压强度转基因741杨均高于非转基因741杨。除了干缩性差异不显著外,大部分性质差异显著,均达0.01极显著水平。抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和木材横纹全部径向抗压极限应力差异达0.01极显著水平。绝干密度、弦面握钉力和冲击韧性差异达0.05显著水平。其余性质的差异并不显著。

转基因741杨与非转基因741杨木材化学组成与化学性质研究

对转基因741杨与非转基因741杨木湿心材化学组成与化学性质进行测定与分析,旨在为生产加工提供基础数据。结果表明:各项化学组分含量和化学性质在2种杨木树干的不同部位间均存在不同程度的变异。聚戊糖、木质素、冷水抽出物、热水抽出物、1%NaOH抽出物和苯醇抽出物在杨树的平均含量中,转基因741杨分别较非转基因741杨高5.38%,3.41%,76.96%,19.33%,4.16%和51.05%;非转基因741杨与转基因741杨在pH值、酸缓冲液、碱缓冲液和总缓冲液中在杨树不同部位总体表现为上部明显高于中部和下部,而与UF胶的固化时间在2基因型杨树间上部、中部和下部间没有明显差异;且转抗虫基因杨木湿心材的化学组成和化学性质在同一棵树内的变异比非转抗虫基因的大。

导入抗逆基因的转双抗虫基因741杨的获得

为培育更多抗非生物胁迫的转基因杨树,以转双抗虫基因741杨(P.alba×(P.davidaiana×P.sirnonii)×P.tomentosa)为材料,建立了叶片诱导的转双抗虫基因741杨的高频再生体系,并采用根癌农杆菌介导法,探索了影响其遗传转化效率的主要因子。结果表明:最佳不定芽诱导培养基为MS+1.0 mg/L 6-BA+0.1 mg/L IBA;继代培养基为MS+0.5 mg/L 6-BA+0.05 mg/L IBA,最佳生根培养基为1/2MS+0.05 mg/L IBA。对影响转化因子的研究结果表明,共培养时间为3 d时,不定芽诱导率最高;共培养培养基加入乙酰丁香酮、pH值调到5.2时,诱导潮霉素抗性芽效果最显著;最佳潮霉素筛选质量浓度为3 mg/L;将抗逆基因AtNDPK2通过农杆菌导入到转基因741杨中,经PCR检测,在抗性植株DNA中扩增出与目的基因大小相同的片断,初步确认目的基因已经整合到转基因741毛白杨基因组中。

温度对转基因741杨抗虫性的影响

在不同温度下测定转基因 74 1杨的抗虫性 ,发现转抗虫基因 74 1杨的抗虫性与温度密切相关 .随着温度的升高 ,舞毒蛾幼龄幼虫的总死亡率、累计死亡率均明显升高 ,且随着昆虫龄级的增加 ,幼虫对转基因株系和温度的敏感性逐渐降低 .温度对取食对照株系的昆虫生长发育有促进作用 .温度高 ,舞毒蛾幼虫的生长发育明显加快 ,历期缩短 ,各龄期体重、排粪量增长快 ,而以转基因杨饲喂的昆虫发育进度随温度变化差异不显著 .对 1998～ 2 0 0 0年温度资料和相应的杨扇舟蛾死亡率建立了回归方程 ,各高抗和中抗株系的温度 昆虫死亡率曲线均表现为明显的回归关系 .

转基因741杨杂种胚培养与植株再生

以转基因741杨杂种未成熟胚为外植体，对未成熟胚诱导萌发与不定芽再生，以及芽的继代与生根培养进行了研究并获得再生植株。结果表明，最适宜未成熟胚诱导萌发的培养基为MS＋6-BA0．1mg·L。＋NAA0．01mg．L-1＋3％蔗糖，诱导萌发率最高可迭76．5％；未成熟胚离体培养最适取胚时间为胚龄20～27d；不同杂交组合未成熟胚诱导萌发率存在明显差异，最高的杂交组合为转基因株系pblx84K，诱导萌发率为66．1％。不定芽继代培养基为MS＋6-BA（0．2—1．0mg／L）＋IBA（0．05～0．3mg／L）；生根培养基为1／2Ms＋（0．2～0．5mg／L）IBA＋1．5％蔗糖．生根率在95％以上。

转双抗虫基因741杨特征及其繁殖技术

简述了当今植物抗虫基因工程的研究进展 ,介绍了Bt基因和蛋白酶抑制剂基因 ,农杆菌介导的遗传转化以及防治害虫产生抗性的策略等。双抗虫基因是用部分改造BtCry1Ac基因和慈菇蛋白酶抑制剂基因 (API)构建的植物表达载体。被转化体 74 1杨 (Populus×aldatomen tosaCl.74 1)是以银白杨× (山杨 +小叶杨 )为母本 ,毛白杨为父本 ,1994年杂交育成 ,为一优良白杨无性系 ,形态酷似毛白杨。在转双抗虫基因的研究中 ,选出高抗虫、中抗虫无性系。高抗虫无性系杀死昆虫幼虫的总死亡率为 83%～ 90 %。从苗期高生长和形态观察 ,转双抗虫基因 74 1杨生长发育正常。比较详细地介绍了 74 1杨营养繁殖技术及基本原理。介绍了硬枝扦插容器育苗、组培微繁技术。

转基因741杨林中靶标害虫实验种群生命表研究

通过在转基因741杨林中,对靶标害虫舞毒蛾实验种群生命表的比较研究,证明转基因741杨林中舞毒蛾世代存活率与对照相比显著降低,种群趋势指数降低了82%～92%,表明转基因杨可以减少靶标害虫的自然种群数量。经存活曲线分析得知舞毒蛾种群的个体死亡主要发生在幼龄幼虫期,特别是对1,2龄幼虫的致死能力更为明显。经过对转基因741杨林中舞毒蛾各死亡因子的致死力比较分析可知:由毒蛋白直接引起的食物和环境共同作用、病菌致死以及间接引起的化蛹死亡率升高的最为明显,转基因741杨林中舞毒蛾各龄期幼虫寄生性天敌的寄生率较之未转基因林下降。

转基因741杨对靶标和非靶标害虫及主要天敌种群动态的影响

通过对转基因抗虫杨林中主要害虫和天敌的种群动态研究表明,转基因杨对林中主要靶标害虫舞毒蛾Ly-mantria disparL.、杨白潜叶蛾Leucoptera susinella有很好的控制作用,在转基因杨林中非靶标害虫杨白毛蚜Chai-tophorus populialbaeBoyer de Fonscolombe未出现大发生的趋势。在转基因杨高抗和中抗林中,主要捕食性天敌三突花蛛Misumenops tricuspidatus、异色瓢虫Harmonia axyridisPallas的数量与对照相比有增加或减少,而寄生性天敌粘虫白星姬蜂Vulgichneumon leucaniaeUchida的数量明显减少,说明转基因741杨外源基因的转入以及林中靶标和非靶标害虫数量的变化对天敌种群数量的变化有一定影响。

转基因741杨对舞毒蛾不同龄期幼虫的抗性研究

用 7种不同系号的转抗虫基因 74 1杨叶片为材料 ,对舞毒蛾幼虫进行逐龄分别饲养 ,系统测定各系号抗虫杨叶片对舞毒蛾不同龄期幼虫的死亡率、体重增长速率、发育速率的影响。结果表明 :7种抗虫杨叶片对 1龄幼虫均表现出较高的毒杀作用 ,其中处理 3d的死亡率均达到 35 % ,处理 5d死亡率达 80 %。对 2、 3龄幼虫除具有一定的毒杀作用外 ,主要表现为对其生长发育的抑制作用 ,影响其正常的取食 。

转基因741杨对节肢动物群落结构的影响

运用群落的组成结构、时间结构和营养结构3个方面,系统阐述分析转基因741杨对节肢动物群落结构的影响。研究表明,组成结构上,高抗Pb29和CK节肢动物群落主要组成类群均是鞘翅目、鳞翅目、同翅目、蜘蛛目、膜翅目;营养结构中,与CK相比高抗Pb29节肢动物群落中顶位物种中寄生性天敌数量下降其他则无显著变化,中位物种比例上升,基位物种个体数量下降,主要为食叶害虫中目标害虫的减少,功能团组成类似;时间结构中,高抗Pb29和CK节肢动物群落的物种丰富度和个体数量变化相似;功能团和各个营养层的物种数和个体数均表现出了相近的变化规律。

转双抗虫基因741杨不同栽培模式对节肢动物群落结构的影响

运用群落生态学原理和方法,研究了转双抗虫基因741杨不同栽培模式对节肢动物群落的结构和组成影响。结果表明:不同抗虫株系树种混交程度越高,节肢动物物种越丰富,多样性程度越高,其对于环境的变化或来自群落内部种群波动的缓冲能力越强。高抗虫、中等抗虫株系与对照带状混交Ⅲ栽培模式,节肢动物群落的生态效应及稳定性较好。