转基因抗虫水稻对生物多样性的影响

水稻是我国最重要的粮食作物,然而虫害造成的产量损失每年高达一千万吨以上。研究表明,转基因抗虫水稻对二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟等水稻主要鳞翅目害虫具有高抗性,可以大幅度减少化学杀虫剂的使用。在不使用农药的情况下,在抗虫转基因水稻田中的害虫密度大幅度减少的同时,可以显著地增加中性昆虫及捕食性天敌数量和种类,显示出稻田生态系统和生物多样性的向良性发展的趋势。转基因水稻花粉向非转基因水稻品种的基因飘流实验表明,随着栽种距离的增大而显著减小,到间隔6.2 m时基因飘流频率已低于0.01%。转基因抗虫水稻的应用,对于保障我国粮食安全,保持农业可持续发展,保护生物多样性和生态环境尤其是在大幅度减少农药使用量方面具有重要意义。文章综述了转基因抗虫水稻研制进展及其对生物多样性的影响,并对农作物害虫防治的未来研究方向和发展趋势进行展望,以期为转基因抗虫水稻更好的应用提供借鉴。     

转Bt基因抗虫作物对鳞翅目非靶标昆虫生态影响的研究进展

任何转基因作物在进入商业化应用之前都必须经过严格的环境风险评价。评价转基因作物特别是抗虫作物对农田重要非靶标节肢动物的生态影响是其中一项重要内容。当前,全球种植的转基因抗虫作物大多表达对鳞翅目害虫具有活性的Cry1或Cry2类杀虫蛋白。由于非靶标鳞翅目昆虫如斑蝶、家蚕等与靶标害虫具有较近的亲缘关系,其幼虫可能同样对这类杀虫蛋白敏感。因此,这类转基因抗虫作物对非靶标鳞翅目害虫的潜在影响引起了研究者的广泛关注。在总结国内外相关研究数据的基础上,系统分析了转基因抗虫作物对非靶标蝶类和蚕类昆虫的潜在影响,获得以下结论：虽然蚕类和蝶类昆虫对Cry1或Cry2类杀虫蛋白敏感,但在自然条件下这类非靶标昆虫暴露于Cry杀虫蛋白的水平很低,抗鳞翅目害虫转基因作物的种植不可能显著影响田间蝶类昆虫的种群密度,也不会给我国的蚕丝产业带来负面影响。     

转基因抗虫水稻的安全性及其防范策略

简要综述了转基因抗虫水稻的潜在影响,主要包括转基因抗虫水稻表达的抗虫毒蛋白对稻田土壤微生态系统、靶标害虫、非靶标害虫、节肢动物种群动态、自然天敌的影响以及抗虫Bt蛋白在食物链中的传递规律,并对转基因抗虫水稻潜在的不利影响提出了相应的防范策略.     

转Bt抗虫稻对地上非靶标节肢动物的生态风险性

通过转入Bt基因使作物获得抗虫性,减少杀虫剂施用量,为害虫管理开辟了一条重要途径。但公众关注与担忧其环境释放可能存在生物安全与生态风险。本文在系统评述转基因抗虫水稻的生态风险、安全性评价研究内容与方法基础上,重点分析了转基因抗虫水稻对非靶标害虫、捕食性天敌、寄生蜂、中性昆虫及其在食物链上传递的生态风险与安全性,提出了未来研究发展的方向。     

植物转基因育种的分析与研究

自1983年培育出第一株转基因植物——转基因烟草以来,转基因育种研究已取得飞速发展。应用转基因技术培育了一批抗除草剂、抗虫、抗病、抗逆和优质的转基因材料,有些已实现产业化。就近年来转基因研究在转化技术体系、转化效率和筛选鉴定方面作一概述,就热点问题,如如何培育安全型无选择标记转基因植物和提高外源基因稳定性、表达量等进行分析,并就有关问题提出建议。     

转基因逃逸及其环境生物安全评价研究进展——抗虫水稻案例分析

转基因技术研发为提高我国水稻产量和减少劳动力投入提供了巨大机遇。我国对转基因水稻研发进行了大量的投入,目前已培育了具有不同新性状的转基因水稻品系,许多品系已进入生物安全评价阶段。风险评价对转基因水稻的安全生产至关重要,是其商品化生产之前必须解决的问题,其中包括转基因逃逸及其潜在环境影响。对水稻抗虫转基因逃逸及其潜在环境风险的评价包括3个重要环节：（1）通过田间试验和模型模拟检测转基因漂移到非转基因栽培稻及其野生近缘种的频率;（2）检测转基因在栽培稻和野生近缘种后代中的表达;（3）确定转基因对野生近缘种群体适合度和进化潜力的影响。大量研究表明,在近距离的空间范围内栽培稻品种之间的基因漂移频率很低（〉0.1%）,但栽培稻与其野生近缘种的基因漂移频率变异很大。进一步研究还表明,Bt抗虫转基因在栽培稻与普通野生稻后代中均能正常表达,但在其不同生长阶段,表达量有很大变异。在有较高水平的害虫虫压下,含有抗虫转基因的栽培稻及野生近缘种杂交后代与不含转基因的对照相比,抗虫性显著提高且适合度利益明显;但是,在虫害发生水平较低时,含有抗虫转基因的群体与不含抗虫转基因的群体相比没有显著的适合度优势。综上,转基因逃逸到非转基因水稻的频率极低,并且可以通过空间隔离阻断其逃逸。虽然抗虫转基因向杂草稻以及与栽培稻距离较近的野生稻群体的逃逸无法避免,但是野生稻和杂草稻群体周围环境中的总体虫压较低,所以基因漂移带来的环境影响应十分有限。     

转基因抗虫作物对非靶标昆虫的影响

转基因抗虫作物自 1996年被批准商业化种植以来 ,它的抗虫性和经济效益已得到了普遍肯定 ,同时 ,转基因抗虫作物对非靶标生物的影响 ,如转基因抗虫作物的长期种植 ,是否会导致次要害虫上升为主要害虫 ,是否会影响有益昆虫 ,包括重要经济昆虫、捕食性和寄生性天敌以及重要蝶类的种类及种群数量 ,已成为转基因抗虫作物生态风险评估的重要内容。一些研究结果表明 ,转基因抗虫作物在对靶标害虫有效控制的同时 ,一些对杀虫蛋白不敏感的非靶标害虫有加重危害的趋势 ,由于种植转基因抗虫作物 ,减少了化学农药的使用 ,客观上也使非靶标害虫种群数量上升 ,这对转基因抗虫作物害虫综合治理提出了新的要求。靶标害虫数量的减少直接影响了害虫天敌种群数量 ,靶标害虫取食转基因抗虫作物后发育迟缓 ,也间接影响了天敌昆虫的生长发育 ,转基因抗虫作物的花粉或花蜜是一些重要经济昆虫如蜜蜂、熊蜂和一些寄生蜂 ,甚至捕食性天敌的食物来源 ,或花粉飘落到一些鳞翅目昆虫如家蚕或重要蝶类昆虫的寄主植物上 ,直接或间接对这些昆虫造成一定影响。目前大多数研究表明转基因抗虫作物对非靶标昆虫 ,特别是对有益昆虫没有明显的不利影响 ,也有研究报道认为对某些有益昆虫有一定的不良影响。这为深入开展转基因抗虫作物的生态安全     

抗虫转基因植物的研究进展及前景

虫害对农业生产的危害日益严重。目前对害虫的防治主要依赖于化学药物,但化学药物的副作用不容忽视。利用植物基因工程获得抗虫转基因植物是更具前景的途径。目前主要利用的抗虫基因是苏云金杆菌的δ－内毒素基因和植物来源的抗虫基因（如蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、凝集素基因等）,各种抗虫基因在转基因应用中各有其优缺点,如苏云金杆菌δ－内毒素基因是植物中表达水平低。随着抗虫转基因植物在大田中的应用,昆虫的抗     

Cre/lox介导剔除转双价抗虫sck+cryIAc基因籼稻恢复系明恢86材料的选择标记基因

Cre/lox系统通过其Cre重组酶对lox序列进行切割和重新连接,介导lox序列发生特异性重组.利用重组报告基因系统Pactin-lox-hpt-lox-gusA,对Cre/lox系统在水稻(Oryzasativa L.)中介导转基因的剔除进行了研究.Pactin-lox-hpt-lox-gusA系统中选择标记hpt基因侧翼含两个同向lox位点,并位于水稻actinl启动子和gusA基因之间.当hpt在Cre酶作用下被剔除时,actinl启动子可以和gusA基因融合在一起从而驱动GUS表达.通过农杆菌介导获得了分别转cre基因、Pactin-lox-hpt-lox-gusA结构和双价抗虫基因lox-hpt-lox-sck-cryIAc结构的水稻.利用有性杂交方法将cre基因导入到转化lox结构的植株中.在4个转Pactin-lox-hpt-lox-gusA T0植株×转cre T0植株所配组合的30个杂交F1植株中,12个植株表达GUS活性,9个表现潮霉素敏感,表明hpt基因被剔除.研究进一步通过Cre/lox介导剔除转双价抗虫sck cryIAc基因籼稻恢复系明恢86材料基因组中的选择标记hpt基因.在9个转lox-hpt-lox-sck-cryIAcT2代纯合植株×转creT2代纯合植株所配组合的77个杂交F1植株中,56个植株表现潮霉素敏感.分子分析证实在这些对潮霉素敏感的植株中hpt基因已经被剔除.     

抗褐飞虱水稻品种的培育及其抗性表现

褐飞虱Nilaparvata lugens(Stl)是危害水稻的主要虫害之一,发掘和利用新的抗褐飞虱基因培育抗性品种是目前防治褐飞虱最经济有效的方法之一。抗褐飞虱基因来自药用野生稻的抗虫品种B5,对褐飞虱生物型1和2具有高度抗性,B5携带的抗性基因Bph14被定位在第3染色体上。本研究以B5-10为抗源,以优良杂交稻亲本扬稻6号为受体亲本,通过复交和回交,利用与Bph14紧密连锁的分子标记MRG2329在后代中进行分子标记辅助选择,通过苗期分子标记检测和成株期农艺性状选择,最后育成恢复系R476和杂交组合广两优476。采用苗期群体鉴定技术对R476和广两优476的褐飞虱抗性进行了鉴定,R476和广两优476的抗性水平分别为中抗和中感。广两优476在稻飞虱发生较重的稻田进行试种示范,与对照品种扬两优6号和两优培九相比,广两优476对稻飞虱表现出明显的抗性。研究结果表明在育种过程中利用分子标记辅助选择Bph14基因是培育抗褐飞虱水稻品种的有效途径之一。     

抗虫转基因马铃薯研究进展

马铃薯在整个生育期都易遭受虫害,从而导致马铃薯绝产或减产,同时,受到害虫危害的马铃薯品质也受到严重影响。当前马铃薯抗虫转基因的研究与应用是解决虫害的有效手段之一。总结了苏云金芽孢杆菌晶体蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、植物凝集素基因及RNAi的抗虫机制在马铃薯中的应用及其转基因植物研究中取得的进展,为马铃薯抗虫转基因研究和品种培育提供方法和对策。     

安全转基因植物培育技术研究进展

由于关系到转基因植物的产业化前景,安全型转基因植物培育越来越受到公众的关注。在植物遗传转化体系中,绝大多数选择标记基因来源于细菌,对人类健康和环境安全存在潜在风险,因此无选择标记转基因植物培育受到科研工作者的高度重视。本文综述了安全型转基因植物的培育途径,包括共转化系统、位点特异性重组系统、转座子系统、同源重组系统、不依赖于组织培养的简易转化技术及再生相关基因利用等技术,探讨了各种途径的优缺点,以期推动安全型转基因植物培育和转基因植物产业化进程。     

安全型转基因植物培育技术研究进展

由于关系到转基因植物的产业化前景,安全型转基因植物培育越来越受到公众的关注。在植物遗传转化体系中,绝大多数选择标记基因来源于细菌,对人类健康和环境安全存在潜在风险,因此无选择标记转基因植物培育受到科研工作者的高度重视。本文综述了安全型转基因植物的培育途径,包括共转化系统、位点特异性重组系统、转座子系统、同源重组系统、不依赖于组织培养的简易转化技术及再生相关基因利用等技术,探讨了各种途径的优缺点,以期推动安全型转基因植物培育和转基因植物产业化进程。     

转基因抗虫玉米发展现状与展望*

转基因抗虫玉米的商业化种植,成为大幅提高农业生产力的主要推进器之一。近年来,转基因抗虫玉米产业化规模不断扩大,有效控制了靶标害虫的发生危害,降低了化学杀虫剂的施用,为粮食安全与农民增收提供了重要保障。介绍了全球转基因抗虫玉米的发展现状,分析了与转基因抗虫玉米种植相关的生态问题,并提出了推进转基因抗虫玉米在我国产业化的相关建议。     

抗虫转基因植物的研究进展及前景

虫害对农业生产的危害日益严重。目前对害虫的防治主要依赖于化学药物,但化学药物的副作用不容忽视。利用植物基因工程获得抗虫转基因植物是更具前景的途径。目前主要利用的抗虫基因是苏云金杆菌的δ－内毒素基因和植物来源的抗虫基因（如蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、凝集素基因等）,各种抗虫基因在转基因应用中各有其优缺点,如苏云金杆菌δ－内毒素基因在植物中表达水平低。随着抗虫转基因植物在大田中的应用,昆虫的抗性或适应性问题也随之产生,这将是转基因植物发展道路上又一挑战。     

我国农业害虫综合防治研究现状与展望

害虫综合防治作为农业生产的一项重要策略,在农业可持续发展中具有举足轻重的作用。近年来,针对我国害虫防治所存在的技术需求,科技部等部门先后通过973计划、863计划、科技支撑计划和农业行业专项等对重要害虫防治研究立项支持。通过这些项目的实施,我国建成了一支由国家和省级科研单位和大学组成的专业科研队伍和研究平台,对害虫监测预警技术、基于生物多样性保护利用的生态调控技术、害虫生物防治技术、化学防治技术、抗虫转基因作物利用技术等方面的研究取得了一系列的重要进展,研究建立了棉花、水稻、玉米、小麦和蔬菜等作物重要害虫的综合防治技术体系,并在农业生产中发挥了重要作用。以基因工程和信息技术为代表的第二次农业技术革命的到来,推动了害虫综合防治的理论发展,为害虫综合防治技术的广泛应用提供了新的机遇。地理信息系统、全球定位系统等信息技术和计算机网络技术的应用,提高了对害虫种群监测和预警的能力和水平,转基因抗虫作物的商业化种植等技术的应用显著增强了对害虫种群的区域性调控效率。针对产业结构调整和全球气候变化所带来的害虫新问题,进一步发展IPM新理论与新技术将成为我国农业昆虫学研究的重要方向之一。     

转基因棉花主要靶标害虫的抗性发展及抗性治理策略研究

转基因棉花的大面积种植有效的控制了棉铃虫Helicoverpa armigera、红铃虫Pectinophora gossypiella 等靶标害虫的危害,然而抗性监测结果显示,转Bt基因棉田的棉铃虫耐受性正逐年提高,抗性问题已成为影响持续利用转Bt基因棉花的主要因素,发展新的转基因棉花势在必行.新的基因或蛋白的选择应以对靶标害虫高效、不易产生抗性,且与现在广泛应用的基因或蛋白无交互抗性为原则.本文综述了转Bt基因棉花的主要靶标害虫对Bt抗性的研究进展,及其与新抗虫转基因棉花的关系,并讨论了抗性治理策略的发展历程.     

转Bt基因抗虫作物对非靶标害虫的影响

转基因作物的长期大面积种植, 在为农业生产带来惠益的同时, 对农业生态系统的健康和稳定可能会产生潜在的影响。转基因作物表达的Bt蛋白对靶标害虫起到较好的控制效果, 而对Bt蛋白不敏感的非靶标害虫种群可能会迅速发展起来, 对作物造成为害。随着抗虫转基因作物的连续多年种植, 科学家们对于田间杀虫剂施用量的增减看法不尽一致。通过总结已有的研究报道, 本文以Bt玉米和Bt棉花为例, 分析了大田中非靶标害虫暴发的现状, 以及暴发的主要原因(如杀虫剂的使用、害虫天敌减少和物种替代)。在生产实践中, 抗虫作物的长期大面积释放导致广谱杀虫剂施用量减少, 田间非靶标害虫数量上升。因此今后需要继续开展更多的研究来综合评估种植转Bt基因作物产生的长期潜在影响, 优化害虫防治措施, 避免非靶标害虫暴发。     

Cre／lox介导剔除转双价抗虫sck＋cryIAc基因籼稻恢复系明恢86材料的选择标记基因

Cre/lox系统通过其Cre重组酶对lox序列进行切割和重新连接,介导lox序列发生特异性重组。利用重组报告基因系统Pactin-lox-hpt-lox-gusA,对Cre/lox系统在水稻(Oryza　sativa　L.)中介导转基因的剔除进行了研究。Pactin-lox-hpt-lox-gusA系统中选择标记hpt基因侧翼含两个同向lox位点,并位于水稻actin1启动子和gusA基因之间。当hpt在Cre酶作用下被剔除时,actin1启动子可以和gusA基因融合在一起从而驱动GUS表达。通过农杆菌介导获得了分别转cre基因、Pactin-lox-hpt-lox-gusA结构和双价抗虫基因lox-hpt-lox-sck-cryIAc结构的水稻。利用有性杂交方法将cre基因导入到转化lox结构的植株中。在4个转Pactin-lox-hpt-lox-gusA　T0植株×转cre　T0植株所配组合的30个杂交F1植株中,12个植株表达GUS活性,9个表现潮霉素敏感,表明hpt基因被剔除。研究进一步通过Cre/lox介导剔除转双价抗虫sck　 cryIAc基因籼稻恢复系明恢86材料基因组中的选择标记hpt基因。在9个转lox-hpt-lox-sck-cryIAc　T2代纯合植株×转creT2代纯合植株所配组合的77个杂交F1植株中,　56个植株表现潮霉素敏感。分子分析证实在这些对潮霉素敏感的植株中hpt基因已经被剔除。     

抗虫基因研究及在芸薹属作物上的应用

芸薹属作物属十字花科,包括多种重要的蔬菜和油料作物。该类作物易受病虫害侵袭,造成品质和产量严重受损。化学方法防治害虫不仅破坏环境而且费用昂贵,所以培育抗虫品种成为既经济又环保的措施之一。但由于目前抗虫资源匮乏,难以通过常规育种培育出抗虫的品种,植物基因工程技术的应用,能加快育种进程,提高育种效率。简要介绍近年来抗虫基因的发掘及其在芸薹属中的应用进展。