连续单一除草剂应用情况下的转基因直播稻田杂草群落动态

【背景】转基因抗除草剂水稻种植将导致连年连续使用单一目标除草剂,势必会影响杂草群落结构的变化,但其变化规律至今还不十分明确。【方法】于2011~2013年,连续3年在直播种植抗草铵膦转基因Bar68-1水稻田中,使用灭生性除草剂草铵膦,持续观察期间杂草群落结构变化,并与常规选择性除草剂丙草胺—苄嘧磺隆（丙·苄）的应用情况进行对比,以揭示由于种植转基因抗除草剂水稻而使用单一除草剂对稻田杂草群落结构的影响。【结果】草铵膦和丙·苄连续使用后,杂草的物种丰富度和总杂草密度均逐年显著降低。随草铵膦使用年限增加,控草效果持续提高并达到优良水平,而常规选择性除草剂丙·苄的长期使用,致使多年生杂草双穗雀稗演替为群落的优势种,杂草密度呈逐年增加的趋势,导致生物多样性指数显著降低。【结论与意义】抗除草剂转基因水稻种植,在抗性杂草演化之前,不会因单一灭生性除草剂的应用而导致杂草群落迅速朝不良方向演替。长期的群落演替还需要进一步研究观察。     

抗草铵膦除草剂转基因油菜新种质的创制及鉴定北大核心CSCD

草铵膦是一种在世界范围内广泛使用的内吸型除草剂。目前,我国还未研发出具有自主知识产权的抗草铵膦除草剂油菜品种。本研究通过油菜下胚轴遗传转化方法成功将1个新型草铵膦抗性基因Syn1-RePAT转化到甘蓝型油菜中,通过筛选获得了27株阳性单株。利用Southern blot技术筛选出其中的单拷贝T-DNA插入株系,并通过后代分离比检测对重要株系进行了拷贝数验证。利用Inverse-PCR技术对OV40-7、OV40-15、OV40-16和OV40-17等转化体进行T-DNA侧翼序列分析与比对,分离获得了各转基因株系的插入位点信息。对不同转化体株系设计特异性引物,通过PCR技术检测外源基因序列在T1~T3代材料的整合稳定性。RT-PCR和qRT-PCR表达分析证实,Syn1-RePAT转基因在多个转化株系的不同世代稳定超量表达。对T1代转化体进行功能鉴定,各转化体对草铵膦具有良好的抗性,至少可耐受6倍田间推荐施用剂量的草铵膦。本研究所创建的新型抗草铵膦油菜种质资源极具应用前景,为我国抗草铵膦良种培育工作提供了有力支持。     

抗草铵膦转基因水稻品种的快速检测方法的比较

用种子萌发生测法和分子检测法分别检测抗草铵膦转基因水稻品种 ,比较这两种方法的优劣。种子萌发生测法以芽长作为指标优于根长 ,草铵膦处理浓度可在 10mg/L～ 10 0mg/L之间。分子检测用引物对 5′ ACCATCGTCAACCACTACATCG 3′和 5′ GCTGCCAGAAACCCACGTCAT 3′或 5′ ACCATCGTCAAC CACTACATCG 3′和 5′ GAGGTCGTCCGTCCACTCCTG 3′均可扩增导入的bar基因的特异DNA片段。种子萌发生测法具有简单、易操作特点 ,而分子检测法则具有快速、专一性强、灵敏度高等特点。     

转基因抗草甘膦棉栽培地生存竞争能力

【目的】针对我国研发的具有自主知识产权的转EPSPS基因抗除草剂棉花,研究其环境适应和生存竞争能力,以评价其环境安全性,为其生产应用提供依据。【方法】试验在河南安阳中国农业科学院棉花研究所试验农场中进行。以转基因(EPSPS)抗草甘膦棉为试验品种,受体材料和中棉所49为对照品种,在正常管理模式下,对棉花的营养生长、生殖生长、产量因子及纤维品质等指标进行比较。【结果】转基因抗草甘膦棉花在苗期、现蕾期、花铃期和吐絮期的株高均低于受体材料,但差异不显著;花铃期,转基因抗草甘膦棉花每株花蕾数比受体材料少3.58个,差异达到显著水平;但在吐絮期其单株铃数比受体材料多1.1个,且其产量比受体材料高91.4 kg·hm~(-2);转基因抗草甘膦棉花的纤维品质也有一定程度的改善。同时,转基因抗草甘膦棉花上述各项生长指标、产量及纤维品质等均与对照品种中棉所49相当。【结论】转基因抗草甘膦棉花在栽培地环境下可正常生长,未对农业生产造成明显的负面影响和风险。     

bar基因、PAT蛋白和草丁膦的特性与安全性

在转基因技术得到认同并且给全球带来了巨大的经济和社会价值的同时,也引起了人们对其安全性的关注.目前在转基因作物中抗除草剂作物种植面积最大.本文对除草剂草丁膦及其抗性基因之一--bar基因及其产物PAT蛋白的一些特性和安全性作了阐述.bar基因及筛选剂草丁膦在植物基因工程中发挥着重要作用.bar基因无多效性,与食物中的DNA一样安全.PAT蛋白对小鼠无直接毒性,与已知毒素和过敏原无同源性、无糖基化位点,其热稳定性和消化稳定性无食物过敏原和毒素的特性,对人体和动物安全无毒性.草丁膦是一种生物除草剂,在土壤中易被快速分解,作物收获时未检出残留,对哺乳动物无毒性作用.     

美国农业部批准抗麦草畏大豆等新一代杂草控制性状产品

<正>孟山都公司研发的新一代抗麦草畏大豆和抗麦草畏抗草铵膦棉花近日获得了美国农业部批准。孟山都公司即将推行抗麦草畏抗农达二代两种复合性状的大豆产品和抗麦草畏、抗草铵膦、抗农达和抗虫四种复合性状的棉花产品的商业化,新的杂草管理解     

抗草丁膦和抗草甘膦转基因油菜的抗性基因向野芥菜的流动

通过人工去雄授粉和田间隔行种植试验,研究了抗草丁膦和抗草甘膦转基因油菜(Brassica napus)中的bar基因和EPSPS基因向野芥菜(B. juncea var. gracilis)流动的可能性。结果表明在人工授粉的情况下,以野芥菜为母本,分别以两种转基因油菜为父本,亲和性指数都很高,达13以上,与野芥菜自交或开放授粉条件下的亲和性指数没有明显差异,说明两种转基因油菜和野芥菜的亲和性较好。经两次除草剂筛选,人工杂交获得的所有F₁对相应的除草剂都表现出了明显的抗性,且经PCR检测扩增出了各自的特异性条带,说明人工杂交获得的所有F₁都携带了相应的抗性基因。F₁的适合度研究表明,两种F₁种子萌发率和母本都没有明显差异,营养生长明显好于母本。但花粉活力和结实率明显下降,携带抗草丁膦基因F₁的花粉活力和每角果粒数分别是32.4%和0.59粒,携带抗草甘膦基因F₁的花粉活力和每角果粒数分别是35.1%和0.58粒。经两次除草剂筛选和PCR检测,表明野芥菜和抗草丁膦油菜或与抗草甘膦油菜田间隔行种植分别能产生0.02%和0.014%的携带抗性基因的F₁杂种。以上结果表明抗除草剂转基因油菜的抗性基因具有向野芥菜流动的可能性,且bar和EPSPS基因向野芥菜流动的可能性类似,但对其可能引起的环境后果需要做进一步地深入研究。     

抗除草剂bar基因与EPSPS基因在转基因甘蔗中的应用研究

通过农杆菌介导法,分别将bar基因和EPSPS基因导入到甘蔗中,分别获得了抗草铵膦和草甘膦两种除草剂的转基因甘蔗。通过直接喷洒田间施用浓度的草铵膦和草甘膦除草剂,证明了转基因甘蔗T0、T1代、宿根1代和宿根2代外源基因遗传稳定,且均具有稳定的耐除草剂的功能。因此转耐除草剂基因的甘蔗,可以与转耐除草剂基因的玉米、大豆、油菜和棉花一样,有广阔的应用前景。     

草丁膦对转bar基因水稻GS酶活性和光合功能的影响

喷施草丁膦后,对草丁膦无抗性水稻Cypress(未转bar基因)叶片的谷氨酰胺合成酶(GS)活性先受到抑制,随后叶片内NH 4积累上升,叶绿素含量、PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm)、光能转化效率(ΦPSⅡ)和叶片叶绿素荧光的光化学猝灭系数(qp)下降,光合速率显著降低;最后引起植株死亡.另一方面,Cypress PB-6(转bar基因抗草丁膦水稻)的GS酶活性在喷施草丁膦后虽然先被抑制,但随后能恢复至正常水平,接着NH 4积累下降,草丁膦对叶绿素含量、荧光参数Fv/Fm、ΦPSⅡ、qp的影响被解除,光合速率恢复到正常水平,整个植株生长正常.     

农杆菌介导的大豆子叶节非组织培养遗传转化体系优化

本研究以GUS基因在子叶节区的瞬时表达为依据,通过探讨影响农杆菌转化效率的因素,优化了大豆子叶节非组织培养遗传转化体系;利用该体系对冀豆16号进行Bar基因的遗传转化,并使用针刺法对转基因植株进行草铵膦筛选.结果表明,侵染液中附加3％蔗糖、OD600=0.6、以脱脂棉作为菌液附着介质同时不添加表面活性剂Silwet L-77、侵染1次的GUS阳性率最高达到62.13％.草铵膦抗性植株经PCR检测获得T0阳性植株10个,转化率为2.5％.经PCR和RT-PCR鉴定共获得3株T1阳性植株,初步证明目的基因已整合到大豆基因组中.     

普通豚草防控药剂筛选

【目的】普通豚草对新疆伊犁河谷地区的生态及旅游产业发展都造成了严重的威胁。本研究于2019年5月和7月中旬筛选218国道沿路林带农田交错生境下防治普通豚草的最适除草剂和施药浓度,旨在为防治普通豚草提供技术指导。【方法】采用田间小区试验,比较药后7、14、30和45 d的株防效、鲜重防效和株高,评价5月中旬8种除草剂的2个施药浓度对约12叶期、株高(6.20±0.13) cm的普通豚草,以及7月中旬21%氯氨吡啶酸AS的5种施药浓度对约20叶期、株高(16.26±0.68) cm的普通豚草的防治效果。【结果】方差分析表明,5月中旬株防效和鲜重防效最高的是75%苯嘧·草甘膦WG 900和1350g·hm~(-2),其次是30%草甘膦AS 5250和6750 g·hm~(-2)、48%三氯吡氧乙酸EC 4170和6255 g·hm~(-2)、21%氯氨吡啶酸AS 300和375 g·hm~(-2),最低的是20%硝磺草酮SC 637.5和750 g·hm~(-2)。7月中旬,21%氯氨吡啶酸AS对普通豚草的株防效和鲜重防效较好浓度是600 g·hm~(-2),药后45 d株防效和鲜重防效分别为69.7%、93.4%,其次是450和525 g·hm~(-2),药后45 d株防效和鲜重防效分别为47.8%、86.4%和51.7%、91.5%。【结论】综合普通豚草种子萌发情况、防治成本、药剂成分及对环境的影响等因素,5月中旬防治伊犁河谷地区林带生境下的普通豚草时,建议施用75%苯嘧·草甘膦WG 900 g·hm~(-2)、30%草甘膦AS 5250 g·hm~(-2)、48%三氯吡氧乙酸EC 4170 g·hm~(-2)、21%氯氨吡啶酸AS 300 g·hm~(-2); 7月中旬防治公路林带生境下的普通豚草时,建议增加药量,施用21%氯氨吡啶酸AS至少525 g·hm~(-2);防治时期上,建议在5月中旬左右进行防控,可大幅降低用药量并方便农事操作。     

转cry1Ab/cry2Aj和G10evo-epsps基因玉米中Bt蛋白的时空表达及抗性评价

【目的】探讨转cry1Ab/cry2Aj和G10evo-epsps基因玉米双抗505-12-5中外源Bt蛋白时空表达规律,对3种主要鳞翅目害虫亚洲玉米螟、黏虫和棉铃虫的抗性进行鉴定,为转基因玉米双抗505-12-5的商业化推广提供科学的数据支撑。【方法】Bt蛋白时空表达规律采用酶联免疫法(ELISA),田间抗虫性和室内抗虫性鉴定分别采用田间人工接虫和离体组织生测方法。【结果】在玉米6~8叶期,Bt含量表现为根心叶茎,分别为517.3、453.8和312.8 ng·g~(-1);大喇叭口期,Bt含量表现为心叶根茎,分别为353.3、281.3和232.9 ng·g~(-1);吐丝期,Bt含量表现为心叶根茎,分别为188.9、114.1和53.6 ng·g~(-1);乳熟期,根、茎和心叶含量相当,分别为178.0、160.3和185.4 ng·g~(-1);繁殖器官中Bt蛋白含量表现为籽粒花丝花粉雄穗,分别为181.3、100.1、95.0和79.8 ng·g~(-1)。室内抗虫性鉴定表明,转基因玉米双抗505-12-5心叶饲喂黏虫24 h,幼虫死亡率低,但48 h后达98.21%;双抗505-12-5心叶、花丝和籽粒饲喂玉米螟,24 h幼虫死亡率分别为87.37%、100%、100%;双抗505-12-5花丝饲喂棉铃虫,24 h幼虫死亡率达80.18%,48 h死亡率为92.45%。田间鉴定结果显示,转基因玉米双抗505-12-5在心叶期和雌穗期对玉米螟、心叶期对黏虫、雌穗期对棉铃虫的抗性均达高抗水平。【结论】转基因玉米双抗505-12-5各器官在不同生育期中均能表达Bt蛋白,尤其在鳞翅目害虫为害的主要时期6~8叶期和吐丝期及乳熟期,易受害器官中Bt蛋白表达量较高。转基因玉米双抗505-12-5田间及室内对3种鳞翅目害虫均表现了显著的抗性效果,具有推广应用的潜力。     

替代物种与除草剂对紫茎泽兰的防效及其互作效应

[目的]研究替代物种与选择性除草剂,以实现对紫茎泽兰安全、高效和绿色的防控。[方法]采用植物间竞争试验法测定替代物种（高丹草、非洲狼尾草和黑麦草）和除草剂对紫茎泽兰的防效及其互作效应。[结果]高丹草、非洲狼尾草和黑麦草的竞争力依次强于紫茎泽兰。随着3种替代物种密度比例增加,紫茎泽兰的株高、分枝、根冠比、叶面积比均受到显著抑制,当替代物种与紫茎泽兰密度比为5∶1时,高丹草、非洲狼尾草和黑麦草对紫茎泽兰的替代控制效果分别为55.1%、46.9%和40.3%。除草剂氨氯吡啶酸、三氯吡氧乙酸、氯氟吡氧乙酸和二氯吡啶酸的毒力测定表明,二氯吡啶酸相对最高,LC₉₀为902.1 g·hm^-2,但三氯吡氧乙酸对替代物种的安全性相对最好,对高丹草、非洲狼尾草和黑麦草选择性指数分别为3.75、2.79和2.67。高丹草和非洲狼尾草与紫茎泽兰种植密度比例为3∶1时,结合二氯吡啶酸和三氯吡氧乙酸,非洲狼尾草和二氯吡啶酸结合表现拮抗作用,与三氯吡氧乙酸结合表现加成作用;高丹草和二氯吡啶酸结合表现加成作用,与三氯吡氧乙酸结合表现增效作用,在同等取得90%防效的情况下,可减少三氯吡氧乙酸用量20.0%~35.0%（即210.0~370.0 g·hm^-2）。[结论]合理的替代物种结合除草剂应用可实现互作增效,可作为紫茎泽兰综合防控的重要措施。     

66.5%霜霉威盐酸盐水剂在黄瓜中的残留趋势

【目的】对66.5%霜霉威盐酸盐水剂在黄瓜中的安全性进行评价,研究该农药在黄瓜上的残留趋势,为该药在黄瓜上的合理使用及限量标准的制定提供参考。【方法】采用一次性喷撒法进行田间降解动力学试验,施药剂量108.6 g·hm~(-2),施药2次,施药间隔7 d,利用液相色谱串联质谱法对农药残留物进行检测。【结果】黄瓜中66.5%霜霉威盐酸盐水剂添加浓度为0.05、0.15、1.50、5.00 mg·kg~(-1)时,霜霉威盐酸盐水剂平均回收率72%～107%,相对标准偏差1.7%～3.2%。在湖南长沙、广西南宁、浙江杭州这3个试验点,霜霉威盐酸盐水剂在黄瓜上的残留量变化趋势符合一级动力学方程C_t=C_0~(e-kt)。霜霉威盐酸盐水剂在黄瓜上的半衰期T_(1/2)为1.1～4.9 d,属于易于降解的农药(T_(1/2)30 d)。【结论】在黄瓜上使用66.5%的霜霉威盐酸盐水剂的推荐剂量为108.6 g·hm~(-2),施药次数为2次,安全间隔期为7 d,收获时,霜霉威盐酸盐残留量符合标准,可以安全使用。     

假臭草水浸提液对4种作物的化感作用

【背景】假臭草是近几年来入侵我国南方的外来杂草,目前已成功侵占海南、福建、广东等省沿海的大部分果园、草地、农田等农业生态系统,给当地农业生产造成极大的危害。【方法】采用室内生物测定方法研究不同浓度的假臭草水浸提液(0.010、0.025、0.050 g·m L~(-1))对4种作物(西瓜、水稻、萝卜和辣椒)种子萌发和幼苗生长的化感作用。【结果】各浓度的假臭草水浸提液对4种作物种子萌发和幼苗生长都有较强的化感作用,并且随着浸提液浓度的增大,化感效应显著增强。当浓度为0.050 g·m L~(-1)时,4种受体作物的化感综合效应顺序为西瓜萝卜水稻辣椒。【结论与意义】明确假臭草对不同供试作物的化感作用,能够为该入侵杂草的科学防治提供理论依据。     

Natural glufosinate resistance of soil microorganisms and GMO safety

Bacteria and fungi from pristine soil, never exposed to glufosinate herbicide, were isolated and analyzed for glufosinate tolerance. Seven of the 15 tested isolates were sensitive to 1 mM glufosinate (an active ingredient of many nonselective contact herbicides), 5 were resistant to 4 mM glufosinate and 3 even to 8 mM glufosinate in liquid medium. None of the isolated microorganisms carried the gene for glufosinate resistance bar (bialaphos resistance) in its genome and at least in some of glufosinate-resistant isolates the increased glutamine synthetase level was detected as a possible resistance mechanism. The transfer of the bar glufosinate resistance gene from transgenic maize Bt 176 into glufosinate-sensitive soil bacterium Bacillus pumilus S1 was not detected under the laboratory conditions by a classical plate count method and PCR. The ecological risk of potential bar gene transfer from genetically modified plants into soil microcosms under natural circumstances is discussed.     

Transformation of bahiagrass (<Emphasis Type="Italic">Paspalum notatum</Emphasis> Flugge)

Bahiagrass (Paspalum notatum Flugge), a forage species widely used in the southeastern United States, and from Central Mexico to Argentina, was targeted for improvement through genetic engineering. Embryogenic callus, initiated from germinating seedlings, was bombarded with a vector containing the bar selectable marker/reporter gene that confers resistance to phosphinothricin (glufosinate) herbicide (trade names Liberty, Ignite and Finale). Thirty-two transgenic plants were recovered. These plants were identified by the polymerase chain reaction (PCR) and verified by Southern analysis. Transgenic plants with bar, as well as non-transgenic plants without bar, regenerated from bombarded callus and selected with glufosinate, developed strong and stable resistance to glufosinate during selection. This unusual resistance in non-transgenic plants has persisted for over a year and is passed on to new tillers. The development of resistance in non-transgenic cells reduced the herbicide selection efficiency and made it necessary to identify transgenic plants by PCR where the 32 transgenic plants were recovered from 674 glufosinate-resistant plants, giving a very low selection efficiency.     

Comparison of selective agents for use with the selectable marker gene bar in maize transformation

The effectiveness of four phosphinothricin (PPT)-based selective agents were evaluated for use in maize transformation: glufosinate, bialaphos, Basta^® and Herbiace^®. Glufosinate and its commercial formulation, Basta^®, were less effective in controlling growth of non-transgenic corn callus than the tripeptide, bialaphos, or its commercial formulation, Herbiace^®. Addition of 25 mM l-proline had no significant effect on selection when using bialaphos. However, when l-proline was included with the selective agent glufosinate, selection was inhibited and callus growth was enhanced. At four weeks, callus growth on 0.3, 1.0 and 3.0 mg l^-1 glufosinate in the presence of proline was 76, 43, and 21% of control growth, respectively, and in the absence of proline was only 32, 9, and 6% of control growth. Optimized selection protocols for Basta^® and bialaphos yielded comparable numbers of transformants. Using these protocols, fertile transgenic plants were regenerated from transformed callus cultures.Abbreviations AA amino acid - GS glutamine synthetase - PAT phosphinothricin acetyl transferase - PPT 2-amino-(methylphosphinyl)-butanoic acid (phosphinothricin) - 2,4-d 2,4-dichlorophenoxyacetic acid