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转bt基因水稻和玉米对草地贪夜蛾的抗性研究

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转Bt基因水稻和玉米对草地贪夜蛾的抗性研究

作者：贾文珍四川农业大学

学位级别：硕士

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J.E.Smith)来源于美洲热带和亚热带地区,是全球迁飞型农业有害生物。2019年1月,草地贪夜蛾经缅甸入侵至我国境内,目前正处于持续爆发阶段,使得玉米、水稻等粮食和经济作物产量遭受严重危害。然而,利用... 详细信息

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J.E.Smith)来源于美洲热带和亚热带地区,是全球迁飞型农业有害生物。2019年1月,草地贪夜蛾经缅甸入侵至我国境内,目前正处于持续爆发阶段,使得玉米、水稻等粮食和经济作物产量遭受严重危害。然而,利用化学方法进行害虫治理的弊端日益明显,会引发环境污染、人类安全等方面的问题。苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,bt)能够产生特异性的杀虫蛋白晶体,可杀死靶标害虫,具有高效的杀虫活性。利用基因工程技术将bt基因导入农作物品种中,培育出具有抗虫作用的转基因作物能够有效的防治虫害。因此,以转bt抗虫基因为主的生物防治可作为作物抵御草地贪夜蛾危害的有效途径。本研究以Cry53A、Cry56Aa1以及Vip3Aa29抗虫基因为研究对象,对其密码子优化后,将Cry53A+Vip3Aa29、Cry56Aa1+Vip3Aa29转入蜀恢818(R818)中得到转基因水稻,将Cry53A转入KN5585中得到转基因玉米。对所得到的全部转基因株系进行一系列分子水平检测,并对其抗虫能力进行了鉴定和筛选,主要研究结果如下:1.利用COI和Tpi基因,初步鉴定四川省收集到的草地贪夜蛾为“玉米型”。这些玉米型草贪连续在水稻上饲养三代以后,每代幼虫样品均检测出少量“水稻型”。2.利用Southern blot等方法,对转基因水稻和玉米进行目的基因拷贝数检测,其中转Cry53A+Vip3Aa29基因水稻有16个株系为单拷贝,5个双拷贝株系;转Cry56Aa1+Vip3Aa29基因水稻有16个株系为单拷贝,4个株系为双拷贝。转Cry53A基因玉米有49个株系为单拷贝,7个株系为双拷贝,4个株系为三拷贝。3.对转基因水稻和玉米进行目的基因m RNA转录水平检测,q RT-PCR分析结果显示,Cry53A、Cry56Aa1以及Vip3Aa29可在单拷贝转基因水稻和玉米的不同时期不同组织中正常转录,但其相对表达量有所差异。在双拷贝水稻和玉米株系中转录水平出现异常,表现为相对表达量降低。4.对转基因水稻和玉米进行目的基因蛋白水平检测,Elisa检测结果显示,转基因水稻中,抽穗期叶片的蛋白含量较高,Cry53A蛋白在1.861-11.990μg/g(鲜重)之间,Cry56Aa1蛋白趋于2.060-13.316μg/g(鲜重)之间,且显著高于幼穗中的蛋白含量。转基因玉米中,灌浆期叶片和茎杆中Cry53A蛋白的含量均较高,在7.665-10.500μg/g(鲜重)之间,籽粒中的蛋白含量最低。单拷贝转基因水稻和玉米在不同时期的各个组织中bt蛋白含量均显著高于双拷贝植株。5.对转基因水稻和玉米进行抗虫性检测,生物活性检测结果显示,转Cry53A+Vip3Aa29和Cry56Aa1+Vip3Aa29基因水稻对草地贪夜蛾均有明显的杀虫活性,但在单株之间的效果存在差异。转Cry53A基因玉米对草地贪夜蛾有明显的毒杀和生长抑制作用。双拷贝株系对草地贪夜蛾的生长抑制作用较低。

关键词：转bt基因玉米转bt基因水稻草地贪夜蛾害虫防治

转bt基因水稻根际土壤微生物多样性的磷脂脂肪酸(PLFAs)表征

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应用生态学报 2011年第3期22卷 727-733页

作者：刘微王树涛陈英旭吴伟祥王璟河北大学化学与环境科学学院河北保定071002 河北农业大学资源与环境科学学院河北保定071001 浙江大学环境与资源学院杭州310029 石家庄市园林局石家庄050021

以亲本水稻为对照,应用13C脉冲标记和磷脂脂肪酸技术,分析转bt基因对水稻根际微生物多样性的影响.结果表明:转bt基因水稻与亲本水稻根际均以饱和脂肪酸和支链脂肪酸为主,单不饱和脂肪酸次之,多不饱和脂肪酸最少.苗期、拔节期和抽穗期,... 详细信息

以亲本水稻为对照,应用13C脉冲标记和磷脂脂肪酸技术,分析转bt基因对水稻根际微生物多样性的影响.结果表明:转bt基因水稻与亲本水稻根际均以饱和脂肪酸和支链脂肪酸为主,单不饱和脂肪酸次之,多不饱和脂肪酸最少.苗期、拔节期和抽穗期,转bt基因水稻根际革兰氏阳性菌(G+)代表性磷脂脂肪酸含量显著低于亲本水稻;革兰氏阴性菌(G-)代表性磷脂脂肪酸含量显著高于亲本水稻.水稻各生育期,转bt基因未对水稻根际土壤真菌、放线菌磷脂脂肪酸含量造成显著影响,且转bt基因水稻与亲本水稻根际微生物磷脂脂肪酸13 C含量无显著性差异.表明外源bt基因插入仅对水稻根际微生物多样性造成短暂影响,不具有持续性.

关键词：转bt基因水稻 13C标记磷脂脂肪酸根际土壤微生物

转bt基因水稻残留秸秆对农田底栖动物的影响

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环境科学研究 2016年第4期29卷 522-528页

作者：刘方蒋万祥李俊生梁玉勇刘勇波中国环境科学研究院北京100012 枣庄学院生物科学学院山东枣庄277160 江西农业科学研究院植物保护研究所江西南昌330200

为研究转bt基因水稻秸秆残留对稻田内底栖动物的潜在影响,利用转bt基因水稻＂华恢1号＂及其亲本＂明恢63＂的秸秆进行稻田填埋试验,分析转bt基因水稻秸秆中bt蛋白对秸秆分解和底栖动物多样性的影响.结果表明：①在填埋的水稻秸秆上共发... 详细信息

为研究转bt基因水稻秸秆残留对稻田内底栖动物的潜在影响,利用转bt基因水稻＂华恢1号＂及其亲本＂明恢63＂的秸秆进行稻田填埋试验,分析转bt基因水稻秸秆中bt蛋白对秸秆分解和底栖动物多样性的影响.结果表明：①在填埋的水稻秸秆上共发现223个底栖动物,分属9个科,其中,在转bt基因和非转基因水稻秸秆上均发现7个科.②秸秆种类和秸秆填埋时间对底栖动物丰度、物种数、Shannon-Wiener多样性指数、辛普森优势集中性指数（Simpson diversity index）和Pielou均匀度指数均无明显影响.③转bt基因和非转基因水稻秸秆剩余率均随着填埋时间的延长而逐渐降低,填埋7周后,两种类型秸秆剩余率平均值均为44.0%,二者之间无明显差异.④在填埋的7周内,转bt基因水稻秸秆中w（bt蛋白）平均值为1.99～3.04μg/g,7周后为2.04μg/g.研究显示,稻田残留的转bt基因水稻秸秆对底栖动物多样性无显著影响.

关键词：转bt基因水稻底栖动物群落填埋试验物种多样性 bt蛋白

转bt基因水稻对二化螟绒茧蜂生物学特性的影响

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昆虫学报 2004年第1期47卷 124-129页

作者：姜永厚傅强程家安叶恭银白耀羽张志涛浙江大学应用昆虫学研究所杭州310029 中国水稻研究所农业部水稻生物学重点实验室杭州310006

用转bt基因 (cry1Ab)水稻KMD1饲喂 3龄、4龄和 5龄二化螟Chilosuppressalis一定时间后 ,作为二化螟绒茧蜂Apanteleschilonis的寄主 ,研究了转基因水稻经寄主对绒茧蜂生物学特性的影响。结果发现 :KMD1处理后 ,三个龄期幼虫的寄生率都显... 详细信息

用转bt基因 (cry1Ab)水稻KMD1饲喂 3龄、4龄和 5龄二化螟Chilosuppressalis一定时间后 ,作为二化螟绒茧蜂Apanteleschilonis的寄主 ,研究了转基因水稻经寄主对绒茧蜂生物学特性的影响。结果发现 :KMD1处理后 ,三个龄期幼虫的寄生率都显著下降 ,其中 4龄和 5龄达极显著水平 ;3龄和 4龄上的结茧率显著低于对照 ;蜂蛹历期均短于对照 ,但仅 3龄差异显著 ;从 5龄幼虫所羽化的雄蜂寿命显著短于对照 ;蜂茧长显著短于对照 ;而对卵 +幼虫期、茧块茧数。

关键词：转bt基因水稻二化螟绒茧蜂二化螟生物学特性

转bt基因水稻“赣绿1号”对非靶标害虫褐飞虱取食、产卵行为及生长发育的影响

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应用昆虫学报 2015年第4期52卷 977-982页

作者：徐雪亮肖叶青季香云刘子荣陈连生蒋杰贤陈大洲胡兰香姚英娟江西省农业科学院农业应用微生物研究所南昌330200 江西省农业科学院水稻研究所南昌330200 上海市农业科学院生态环境保护研究所上海201403 江西东乡县农业技术推广中心抚州331800

【目的】研究转cry1Ab/Ac基因水稻"赣绿1号"对非靶标害虫褐飞虱Nilaparvata lugens的潜在影响。【方法】采用标准苗期集团筛选法研究"赣绿1号"对褐飞虱的抗性;利用取食和产卵选择性研究"赣绿1号"对褐飞虱取食、产卵行为的影响;用"赣绿1... 详细信息

【目的】研究转cry1Ab/Ac基因水稻"赣绿1号"对非靶标害虫褐飞虱Nilaparvata lugens的潜在影响。【方法】采用标准苗期集团筛选法研究"赣绿1号"对褐飞虱的抗性;利用取食和产卵选择性研究"赣绿1号"对褐飞虱取食、产卵行为的影响;用"赣绿1号"连续饲养褐飞虱5代,研究对褐飞虱生长发育(若虫发育历期、成虫体重)和繁殖(孵化子代若虫数量)的影响。【结果】"赣绿1号"与非转基因亲本对褐飞虱均表现为中抗;褐飞虱于"赣绿1号"上取食、产卵选择与非转基因亲本均无显著差异;除取食"赣绿1号"第2代褐飞虱第3龄龄期显著短于取食非转基因亲本水稻的褐飞虱外,第2代和第5代若虫各龄龄期均无显著差异,褐飞虱雌雄成虫体重和孵化若虫数均无显著差异。【结论】与对照水稻相比,转bt基因水稻"赣绿1号"对非靶标害虫褐飞虱的苗期抗性、取食、产卵行为及生长发育等无明显的不利影响。

关键词：转bt基因水稻褐飞虱取食行为产卵行为生长发育

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转bt基因水稻的食用安全性评价研究进展

食品科学 2015年第21期36卷 297-302页

作者：谭小燕陈高峰周晓冰汤瑶黄芝瑛王雪中国食品药品检定研究院国家药物安全评价监测中心药物非临床安全评价研究北京市重点实验室北京100176 中山大学药学院药物安全评价中心广东广州510006

水稻(Oryza sativa)是我国重要的经济作物,其优化育种一直是研究的重点。苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,bt)抗虫基因的出现,开辟了利用外源基因培育转基因抗虫作物的新领域。目前,转基因抗虫水稻的培育技术已日趋成熟,而其对... 详细信息

水稻(Oryza sativa)是我国重要的经济作物,其优化育种一直是研究的重点。苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,bt)抗虫基因的出现,开辟了利用外源基因培育转基因抗虫作物的新领域。目前,转基因抗虫水稻的培育技术已日趋成熟,而其对人体的潜在安全性问题却备受争议。转bt基因水稻能否实现商业化是人们关注的焦点。本文就转bt基因水稻的食用安全性评价的研究进展进行综述,以期为我国转bt基因水稻的风险评估和推广提供一些参考。

关键词：转bt基因水稻安全性评价食用安全

转bt基因水稻Cry1Ab杀虫蛋白在水稻土中的降解

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中国水稻科学 2004年第3期18卷 255-261页

作者：白耀宇蒋明星程家安沈慧梅杨璞陈正贤姜永厚舒庆尧浙江大学应用昆虫学研究所浙江杭州310029 南京农业大学植物保护系江苏南京210095 浙江大学生物技术研究所浙江杭州310029 浙江大学原子核农业科学研究所浙江杭州310029

室内研究了转 bt基因水稻克螟稻 2号和华池B6 叶片中的Cry1Ab杀虫蛋白在稻田水稻土中的降解动态。分别将克螟稻 2号的粉碎叶片和华池B6 的整张叶片埋入 3种土壤 (即老黄筋泥田、青紫泥田和黄松田 )中 ,此后每隔 6～ 10d测定土壤或叶片中... 详细信息

室内研究了转 bt基因水稻克螟稻 2号和华池B6 叶片中的Cry1Ab杀虫蛋白在稻田水稻土中的降解动态。分别将克螟稻 2号的粉碎叶片和华池B6 的整张叶片埋入 3种土壤 (即老黄筋泥田、青紫泥田和黄松田 )中 ,此后每隔 6～ 10d测定土壤或叶片中的Cry1Ab含量。克螟稻 2号粉碎叶片中的Cry1Ab均以处理后的前 36d,尤其是前 6d的降解较快 ,其中在青紫泥田中最快 ,黄松田中最慢。在处理后 6～ 36d内 ,不同土壤中的Cry1Ab残留量有显著差异 ,黄松田中的明显最高 ,老黄筋泥田中的次之 ,青紫泥田中的为最低 ;此后土壤间的残留量差异逐渐缩小 ,至处理后 78d差异已不明显。土壤淹水可显著加快华池B6 叶片中Cry1Ab的降解 ,且淹水后其降解动态在不同土壤之间十分相似 ;淹水对Cry1Ab降解的促进作用仅发生在前 12d之内 ,此后多数时间内残留量在淹水与非淹水处理间无显著差异。建立了各处理中Cry1Ab降解的动力学指数方程 ,相应地得出了其降解的半衰期。还讨论了土壤有机质和微生物等因子对土壤中Cry1Ab降解的影响。

关键词：转bt基因水稻 CrylAb杀虫蛋白土壤降解有机质微生物

转bt基因水稻表达的毒蛋白Cry1Ab在害虫及其捕食者体内的积累动态

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昆虫学报 2004年第4期47卷 454-460页

作者：姜永厚傅强程家安祝增荣蒋明星叶恭银张志涛浙江大学应用昆虫学研究所中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室杭州310006

在室内对转基因水稻KMD1中的Cry1Ab毒蛋白经食物链在几种主要害虫及其捕食性天敌体内的积累进行了研究。结果表明 :无论是水稻孕穗期还是成熟期 ,二化螟Chilosuppressalis连续取食KMD1或取食KMD136h后移至对照品种秀水 11上取食不同时间... 详细信息

在室内对转基因水稻KMD1中的Cry1Ab毒蛋白经食物链在几种主要害虫及其捕食性天敌体内的积累进行了研究。结果表明 :无论是水稻孕穗期还是成熟期 ,二化螟Chilosuppressalis连续取食KMD1或取食KMD136h后移至对照品种秀水 11上取食不同时间后 ,幼虫体内的Cry1Ab含量均随取食时间延长逐渐下降。稻眼蝶Mycalesisgotama幼虫连续取食KMD1或在KMD1上取食两天后移至秀水 11上继续取食不同时间 ,体内的Cry1Ab含量也都随取食时间延长而下降 ,但下降速度较二化螟更快。取食KMD1的二化螟和稻眼蝶幼虫的粪便中均检测到较高浓度的Cry1Ab ,对照组中均无Cry1Ab。取食KMD1的二化螟幼虫血淋巴中检测到Cry1Ab ,含量为 3 5ng g。取食KMD1的褐飞虱Nilaparvatalugens、稻蚜Sitobionavenae以及饲喂取食过KMD1的二化螟或稻眼蝶幼虫的拟水狼蛛Piratasubpiraticus体内都含有一定浓度的Cry1Ab ,其中 ,拟水狼蛛体内的CrylAb含量以饲喂取食KMD1稻眼蝶幼虫的含量最高 ,约为饲喂取食KMD1二化螟幼虫的 6 0倍。这些结果表明Cry1Ab可以沿水稻害虫

关键词：转bt基因水稻 CrylAb蛋白害虫天敌食物链

转bt基因水稻“赣绿1号”对田间节肢动物群落的影响

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应用昆虫学报 2014年第3期51卷 827-833页

作者：季香云徐雪亮蒋杰贤姚英娟陈大洲肖叶青胡兰香上海市农业科学院生态环境保护研究所上海201403 江西省农业科学院农业应用微生物研究所南昌330200 江西省农业科学院水稻研究所南昌330200

【目的】研究转bt基因水稻"赣绿1号"对田间节肢动物群落的影响。【方法】以含有转cry1Ab/Ac基因水稻与常规对照为材料,2012和2013连续两年在江西南昌县开展田间试验。【结果】转bt基因水稻"赣绿1号"田间节肢动物群落结构物种数、优势集... 详细信息

【目的】研究转bt基因水稻"赣绿1号"对田间节肢动物群落的影响。【方法】以含有转cry1Ab/Ac基因水稻与常规对照为材料,2012和2013连续两年在江西南昌县开展田间试验。【结果】转bt基因水稻"赣绿1号"田间节肢动物群落结构物种数、优势集中度、香农指数和均匀性指数与对照相比,均无显著差异;"赣绿1号"田间节肢动物5类功能团的优势度与对照田均无显著差异;"赣绿1号"田与对照田田间节肢动物群落相异性数值大多较低。【结论】转bt基因水稻"赣绿1号"对田间节肢动物群落结构没有明显的不利影响。

关键词：转bt基因水稻群落结构功能团优势度