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Distinguishing transgenic from non-transgenic Arabidopsis plants by ~1H NMR-based metabolic fingerprinting

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Journal of Genetics and Genomics 2009年第10期36卷 621-628页

作者： Yanfei Ren Tao Wang yufa peng Bin Xia Li-Jia Qu National Key Laboratory of Protein Engineering and Plant Genetic Engineering College of Life Sciences Peking University Beijing 100871 China Beijing NMR Center College of Life Sciences Peking University Beijing 100871 China Institute of Plant Protection Chinese Academy of Agricultural Sciences Beijing 100193 China

We have recently reported the construction of an nuclear magnetic resonance （NMR）-based metabonomics study platform, Automics. To examine the application of Automics in transgenic plants, we performed metabolic fingerprinting analysis, i.e., 1H NMR spectroscopy and multivariate analysis, on wild-type and transgenic Arabidopsis. We found that it was possible to distinguish wild-type from four transgenic plants by PLS-DA following application of orthogonal signal correction （OSC）. Scores plot following OSC clearly demonstrates significant variation between the transgenic and non-transgenic groups, suggesting that the metabolic changes among wild-type and transgenic lines are possibly associated with transgenic event, We also found that the major contributing metabolites were some specific amino acids （i.e., threonine and alanine）, which could correspond to the insertion of the selective marker BAR gene in the transgenic plants. Our data suggests that NMR-based metabonomics is an efficient method to distinguish fingerprinting difference between wild-type and transgenic plants, and can potentially be applied in the bio-safety assessment of transgenic plants.

关键词： Arabidopsis metabonomics nuclear magnetic resonance principal component analysis orthogonal signal correction

A comparative proteomics approach to detect unintended effects in transgenic Arabidopsis

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Journal of Genetics and Genomics 2009年第10期36卷 629-639页

作者： Yanfei Ren Jun Lv Hua Wang Linchuan Li yufa peng Li-Jia Qu National Key Laboratory of Protein Engineering and Plant Genetic Engineering College of Life Sciences Peking University Beijing 100871 China lnstitute of Plant Protection Chinese Academy of Agricultural Sciences Beijing 100193 China

Recently, as part of biosafety assessments, unintended effects have been given much attention. In this study, we applied a proteomics approach to elucidate the unintended effects of random T-DNA insertion in transgenic plants. Separated proteins extracted from 12 transgenic Arabidopsis thaliana with different T-DNA insertion sites and from wild-type （ecotype Col-o） were analyzed. In the transgenic plants, 102 significantly altered protein spots were detected, in which 59 were up-regulated and 43 down-regulated. MALDI-TOF MS analysis showed that most of these expression level-altered proteins were involved in energy transfer, oxidative respiration and photosynthesis. However, none of these proteins was a toxic protein or allergen. Using plants with or without cold treatment, a natural environmental stress, as controls, we found that the number of the altered proteins was even less in those transgenic plants than those triggered by the cold treatment, suggesting that the transgenic events had a weaker impact on the plants than the environmental stresses. Interestingly, the phosphinothricin acetyl transferase （PAT）, the BAR-encoded protein, was detected in nine out of twelve different T-DNA insertion lines at five different insertion sites. These data suggest that the most significant impact of transgenic events on the host plants is from the transgene itself, i.e., from the predictable intended effects, rather than unintended effects. This study also suggests that the proteomics approach has the potential to detect the unintended effects in transgenic plants.

关键词： biosafety proteomics Arabidopsis thaliana 2-D PAGE MALDI-TOF unintended effect

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大螟幼虫田间扩散及成虫飞行能力研究

植物保护 2012年第4期38卷 9-13,37页

作者：韩兰芝彭于发吴孔明中国农业科学院植物保护研究所/植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193

大螟的抗性演化将成为制约Bt水稻产业化发展的关键因素,为实施预防性的害虫抗性治理策略,明确大螟成、幼虫的运动习性具有非常重要的意义,本文通过田间调查和飞行磨测试的方法研究了大螟幼虫在田间的迁移扩散行为和成虫的飞行能力。结... 详细信息

大螟的抗性演化将成为制约Bt水稻产业化发展的关键因素,为实施预防性的害虫抗性治理策略,明确大螟成、幼虫的运动习性具有非常重要的意义,本文通过田间调查和飞行磨测试的方法研究了大螟幼虫在田间的迁移扩散行为和成虫的飞行能力。结果表明,大螟幼虫在不同水稻穴之间及同一水稻穴内的不同分蘖间均存在频繁的迁移扩散,且其在分蘖期水稻上的迁移扩散能力显著高于孕穗期水稻。在整个幼虫发育过程中,大螟在分蘖期和孕穗期水稻上的平均迁移扩散距离分别为62.29cm和51.02cm,最大扩散距离为120cm。吊飞结果表明,大螟的有效飞行时间为4～5d,能多次飞行,约有75.5%的个体累计飞行距离≤5km。因此,对于幼虫扩散能力相对较强、成虫飞行能力相对较弱、求偶前期相对较短的大螟来说,建议其抗性治理策略应设置为分区种植的庇护所,且庇护所与Bt稻田的距离最好不超过5.0km。

关键词：大螟迁移扩散飞行

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转基因抗虫水稻生态安全性研究进展

应用与环境生物学报 2006年第3期12卷 431-436页

作者：韩兰芝吴孔明彭于发郭予元中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室北京100094

我国转基因抗虫水稻的商业化种植已成为国内外广泛关注的热点问题.本文系统综述了转基因抗虫水稻的遗传转化、基因漂流、靶标害虫的抗性风险、对非靶标生物和稻田节肢动物群落的影响以及B t杀虫蛋白在土壤中的残留等方面的研究进展.现... 详细信息

我国转基因抗虫水稻的商业化种植已成为国内外广泛关注的热点问题.本文系统综述了转基因抗虫水稻的遗传转化、基因漂流、靶标害虫的抗性风险、对非靶标生物和稻田节肢动物群落的影响以及B t杀虫蛋白在土壤中的残留等方面的研究进展.现有研究表明,B t水稻对二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟等主要靶标害虫具有较高的抗性水平,对稻飞虱、叶蝉、捕食性天敌等非靶标生物的生长发育和稻田节肢动物群落的稳定性无明显影响.靶标害虫的抗性和转基因水稻与杂草稻、野生稻之间的基因漂移风险是转基因抗虫水稻商业化种植的主要环境安全问题.

关键词：转基因抗虫水稻靶标和非靶标生物节肢动物群落抗性治理基因漂流环境安全

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转Bt基因抗虫作物对非靶标生物的影响

植物保护 2011年第6期37卷 1-10页

作者：叶恭银陈洋田俊策彭于发浙江大学昆虫科学研究所水稻生物学国家重点实验室农业部农业昆虫学重点实验室杭州310029 中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193

迄今为止,已经获得了大量的抗虫转Bt基因作物。尽管这些作物中表达的Bt蛋白只是针对靶标害虫起到杀虫效果,但是抗虫转Bt基因作物是否会对非靶标生物产生影响一直存在争议。本文就抗虫转Bt基因作物对节肢动物群落、非靶标植食性昆虫、天... 详细信息

迄今为止,已经获得了大量的抗虫转Bt基因作物。尽管这些作物中表达的Bt蛋白只是针对靶标害虫起到杀虫效果,但是抗虫转Bt基因作物是否会对非靶标生物产生影响一直存在争议。本文就抗虫转Bt基因作物对节肢动物群落、非靶标植食性昆虫、天敌和有益昆虫的影响进行了综述。综合评价认为,现有的抗虫转Bt基因作物对非靶标生物是安全的。

关键词：抗虫转Bt基因作物非靶标效应非靶标生物天敌

转cry1Ab+cry1C双价抗虫水稻对二化螟的抗性评价

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中国生物防治学报 2018年第1期34卷 71-78页

作者：陈耕何珊韩兰芝彭于发中国农业科学院植物保护研究所/植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193

为明确转cry1Ab+cry1C双价抗虫水稻对二化螟的抗性及其杀虫蛋白的时空表达,本研究采用离体水稻组织生测法系统评价了cry1Ab、cry1C、正交cry1Ab+cry1C和反交cry1C+cry1Ab 4种抗虫水稻品系对二化螟的杀虫效果,并用ELISA方法测定了Cry1Ab... 详细信息

为明确转cry1Ab+cry1C双价抗虫水稻对二化螟的抗性及其杀虫蛋白的时空表达,本研究采用离体水稻组织生测法系统评价了cry1Ab、cry1C、正交cry1Ab+cry1C和反交cry1C+cry1Ab 4种抗虫水稻品系对二化螟的杀虫效果,并用ELISA方法测定了Cry1Ab、Cry1C蛋白在各个抗虫水稻品系中的表达情况。结果显示,二化螟在不同生育期的4种转基因抗虫水稻上取食的叶面积显著低于非转基因对照亲本明恢63。4个转基因抗虫水稻品系在生长前期(苗期、分蘖和拔节期)对二化螟表现极高的杀虫效果,生长后期(孕穗期和成熟期)杀虫效果有所下降。两双价抗虫水稻杀虫效果最好,其次为转cry1Ab和cry1C水稻。Bt蛋白表达水平随着抗虫水稻生育期的变化而变化,且差异显著;Cry1Ab的蛋白表达量在水稻整个生长期均显著高于Cry1C。Cry1Ab蛋白在单价抗虫水稻叶片和茎杆中均表现出随生育期先升高后下降的趋势,但在双价抗虫水稻中表现出随生育期逐渐下降的趋势。Cry1C蛋白在单、双价抗虫水稻的叶片组织中均表现出逐渐升高的趋势。与单价抗虫水稻相比,双价抗虫水稻中的Cry1Ab、Cry1C的蛋白表达水平并没有表现出显著的降低。因此,双价抗虫水稻不仅能高效防治害虫,还能延缓害虫抗性,在生产上表现出良好的应用前景。该研究结果可望为转Bt基因抗虫作物的环境安全评价提供科学数据和理论依据。

关键词：二化螟转基因抗虫水稻抗虫效率杀虫蛋白表达

抗除草剂转基因大豆对豆田主要害虫发生动态的影响

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植物保护 2007年第5期33卷 50-53页

作者：吴奇彭焕彭可维陈强强彭于发彭德良中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室北京100094

在隔离条件下,研究了抗草甘膦转基因大豆对豆田生物多样性的影响,结果表明抗草甘膦转基因大豆AG5601害虫多样性指数、优势度、物种丰富度、均匀性指数与受体品种SNK500差异不显著,转基因大豆AG5601豆田主要害虫烟粉虱、大豆蚜、烟蓟马... 详细信息

在隔离条件下,研究了抗草甘膦转基因大豆对豆田生物多样性的影响,结果表明抗草甘膦转基因大豆AG5601害虫多样性指数、优势度、物种丰富度、均匀性指数与受体品种SNK500差异不显著,转基因大豆AG5601豆田主要害虫烟粉虱、大豆蚜、烟蓟马的发生数量与受体品种SNK500差异不显著,初步说明抗草甘膦转基因大豆对害虫群落没有影响。

关键词：转基因大豆生物多样性种群动态

转cry1Aa基因抗虫棉整合结构解析及转化体特异性检测方法的建立

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棉花学报 2017年第4期29卷 307-315页

作者：王叶谢家建黄春蒙彭于发中国农业科学院植物保护研究所/植物病虫害生物学国家重点实验室/农业部转基因环境安全及植物抗性监督检验测试中心(北京) 北京100193

【目的】cry1Aa基因是2011年本实验室在我国棉花商品种子中发现的1种未经批准的转基因成分,本研究旨在通过整合结构解析,建立特异性检测方法,对市售棉种进行初测,明确该外源基因在我国棉种中的存在情况。【方法】通过Genome walking、长... 详细信息

【目的】cry1Aa基因是2011年本实验室在我国棉花商品种子中发现的1种未经批准的转基因成分,本研究旨在通过整合结构解析,建立特异性检测方法,对市售棉种进行初测,明确该外源基因在我国棉种中的存在情况。【方法】通过Genome walking、长链PCR分离获得了转cry1Aa基因棉花转化体(定名为NN6转化体,简称NN6)的外源基因整合结构,同时基于插入位点基因组及外源DNA连接区,建立了NN6转化体特异性的定性聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)方法和实时荧光定量PCR方法。【结果】NN6整合结构主要包括cry1Aa、aad和Npt II基因,插入棉花基因组7号染色体37 169 450位,产生91 bp基因组缺失;所构建的定性PCR检测方法能特异、快速地对棉花单株和种子单粒中NN6转化体的纯/杂合状态进行鉴定,实时荧光定量PCR检测限为44拷贝,能满足国内外对转基因标识的需要;对含有cry1Aa基因的3个市售棉种进行检测,其纯合度分别为1.51%,5.21%和21.09%。【结论】本研究解析了NN6的整合结构,并建立特异性检测方法,为我国转基因棉花新品种选育及转基因安全管理提供技术手段。

关键词：转基因棉花 NN6转化体 cry1Aa基因定性PCR 定量PCR

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一种优化的大螟人工饲料

中国生物防治学报 2020年第5期36卷 821-825页

作者：张洪涛韩兰芝彭于发中国农业科学院植物保护研究所/植物病虫害生物学国家重点实验室北京100193

通过添加玉米穗和水稻茎粉并改变其他饲料组分的比例,我们在前期研发的半合成人工饲料的基础上优化并发展了一种新的大螟人工饲料。大螟能在该饲料上成功完成世代发育,与取食天然寄主茭白相比,取食该人工饲料的大螟呈现较快的发育速率... 详细信息

通过添加玉米穗和水稻茎粉并改变其他饲料组分的比例,我们在前期研发的半合成人工饲料的基础上优化并发展了一种新的大螟人工饲料。大螟能在该饲料上成功完成世代发育,与取食天然寄主茭白相比,取食该人工饲料的大螟呈现较快的发育速率、高的幼虫存活率和成虫产卵量。可见,该饲料的饲养效果显著优于茭白,可适用于大螟的大规模饲养。

关键词：大螟人工饲料茭白饲养效果