转Bt基因水稻对白符跳虫适应低温环境与排泄的影响

【目的】为探讨转基因Bt水稻种植对土壤重要分解者跳虫的潜在生态风险性。【方法】将同一非转基因亲本插入3种不同的Bt基因(cry1C、cry2A、cry1Ab/Ac)的转Bt基因水稻叶片残体饲养白符跳虫Folsomia candida,通过放入不同低温环境下观察其存活率和粪便排泄速率以分析白符跳虫取食Bt水稻叶片后的适应低温行为。【结果】结果表明,3种转Bt基因水稻相对于非转基因亲本水稻品种而言,不会影响白符跳虫的适应低温环境;而不同Bt基因插入后导致的水稻成分的变化可能影响了白符跳虫对水稻残体的偏好性,进而影响其在低温环境下的适应行为。【结论】结果可为评估转Bt水稻对土壤生态系统影响提供参考价值,为转Bt水稻安全性评价提供科学的依据。     

转Cry1Ab-Ma基因抗虫玉米CM8101对白符跳和赤子爱胜蚓的影响

白符跳Folsomia candida和赤子爱胜蚓Eisenia fetida是土壤生态系统中的重要指示动物。本文采用酶联免疫吸附剂法(ELISA)测定转Cry1Ab-Ma基因抗虫玉米CM8101完熟期叶片、茎秆、根组织的Cry1Ab-Ma蛋白含量,并通过在培养基和土壤中添加转基因玉米CM8101残体分别饲养白符跳和赤子爱胜蚓,研究了转基因玉米CM8101对白符跳存活率和赤子爱胜蚓生长发育及繁殖的影响。结果表明,在叶片、茎秆、根组织中均能检测到Cry1Ab-Ma蛋白,含量介于1.06-4.66μg/g鲜重之间;转基因玉米CM8101较之非转基因对照郑58,对白符跳的存活率,赤子爱胜蚓的存活率、体重变化量、蚓茧量和孵化幼蚓量均无显著影响,可初步推断转基因玉米CM8101在两个月内对土壤动物无安全风险。     

转Bt基因水稻对白符跳虫取食选择行为的影响

【目的】为探讨转基因Bt水稻种植对土壤动物的潜在生态风险性。【方法】本研究将3种转Bt基因水稻及其非转基因亲本水稻叶片残体饲养白符跳虫Folsomia candida,通过观察其粪便的数量与分布以分析白符跳虫对Bt水稻的取食选择行为。【结果】研究结果表明,Bt蛋白(Cry1Ab和Cry1Ac)不会影响白符跳虫的取食选择;而Bt基因插入后导致的水稻成分的变化可能影响了白符跳虫对水稻残体的偏好性。结果可为评估转Bt水稻对土壤生态系统影响提供参考价值,为转Bt水稻安全性评价提供科学的依据。     

转基因抗虫作物鉴定质粒标准分子的构建与应用

苏云金芽胞杆菌基因是转基因抗虫作物中通用的外源功能基因,在绝大多数抗虫转基因作物中均有存在,然而Bt基因检测标准样品的缺乏却限制了我国转Bt基因抗虫作物检测工作的发展。为了弥补传统基体标准样品的缺失,首先将Cry1Ab、Cry1Ac、Cry3A 3种常用Bt外源基因克隆到pUC57质粒上,通过测序、酶切和qPCR等技术对质粒的序列和扩增功能进行了验证,然后对扩增效率和实际应用情况加以测试,评价其转基因检测的适用性,构建了质粒标准分子。结果显示,制备的质粒标准分子测序结果与靶标序列完全符合,酶切结果、qPCR扩增结果和扩增效率等均符合预期,在Cry1Ab、Cry1Ac、Cry3A基因特异性检测中的应用符合阳性对照要求,表明制备的阳性质粒标准分子能够作为转Cry1Ab、Cry1Ac、Cry3A基因qPCR基因特异性检测的阳性标准样品。     

种植Bt水稻后的土壤对赤子爱胜蚓生长发育及酶活性的影响

【背景】转基因作物种植的安全问题一直备受关注。关于Bt蛋白对地下非靶标生物影响的研究是转基因作物安全评价的重要内容。【方法】在转Bt基因水稻收割后的稻田里分别种植豌豆、紫云英和油菜作为后茬作物。分别于2013年1、3和6月3次采集不同后茬作物田中的土壤作为材料,于室内饲养赤子爱胜蚓,4周和7周后,测定蚯蚓的生长发育指标、存活率以及体内酶活性的变化情况。此外,还测定了不同深度土壤中Bt蛋白的含量以及用Bt蛋白直接饲喂的赤子爱胜蚓的存活率。【结果】与种植过非转基因水稻MH63的土壤相比,分别种植过含cry2A和cry1C基因水稻后的土壤对赤子爱胜蚓的生长发育、存活率及体内酶活性无显著影响。1月份和3月份转cry2A基因水稻田以及1月份转cry1C基因水稻田采集的表层土样中的Bt蛋白含量显著高于地下10 cm和地下20 cm土壤中的含量,地下2层土样中的Cry2A蛋白含量之间无差异。3月份转cry1C基因水稻田以及6月份转cry2A和转cry1C基因水稻田的土壤中Bt蛋白的含量均不受土壤深度的影响。种植的后茬作物对土壤中的Bt蛋白无显著消解作用。室内模拟土壤最高Bt蛋白浓度的条件下,Cry2A蛋白处理的蚯蚓存活率为96.7%,Cry1C蛋白处理的蚯蚓存活率为95.0%,两者与对照相比无显著差异。【结论与意义】转cry2A和cry1C基因Bt水稻的种植对蚯蚓的生长发育和体内酶活性无显著影响。本研究为转基因水稻的安全评价提供了一定的依据。     

我国抗虫转基因杨树生态安全性研究进展

转基因树木与农作物相比, 人们更关注其长时间种植可能导致转基因扩散到周围野生近缘种。由于生长周期长, 转基因树木会增加转基因不稳定性, 对非靶标生物的影响, 靶标害虫对转基因植物产生抗性, 增加树木入侵性(杂草化), 以及由于基因漂移或基因逃逸对环境产生的负面影响或新的环境风险。过去十几年, 针对我国抗食叶害虫的两个商业化转Bt基因欧洲黑杨(Populus nigra)和转双抗虫基因741杨[P. alba× (P. davidiana + P. simonii) × P. tomentosa], 已开展了有关生态安全性方面的多项研究。本文围绕抗虫转基因树木生态安全性研究进展进行了综述。抗虫转基因杨树对节肢动物种群和群落结构产生了一定影响, 使昆虫的多样性提高, 但对土壤微生物区系未见明显影响。转基因欧洲黑杨通过花粉和种子发生的基因漂移几率很低。转基因杨树通过内生菌发生的水平转移可能会对环境造成的潜在危险也进行了评价。文章最后指出对抗虫转基因杨树农林复合生态系统开展生物安全研究的必要性。     

转BPH9和Bar基因抗褐飞虱耐除草剂水稻‘H23’对非靶标生物的影响

为探明转BPH9和Bar基因抗褐飞虱耐除草剂水稻‘H23’对非靶标生物安全性的影响, 本文以‘H23’的非转基因亲本改良的‘广占63-4S’为对照, 比较二者对二化螟(Chilo suppressalis)、大型蚤(Daphnia magna)和赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)的影响。其中, 对二化螟采用水稻稻苗饲养法, 观察接虫后6 d二化螟的存活情况, 并称取活虫体重; 对大型蚤采用水稻粉液饲喂法, 考察28 d大型蚤的存活率、繁殖数等指标; 对赤子爱胜蚓则用添加水稻秸秆的人工土壤培养法, 考察28 d内赤子爱胜蚓的存活、体重和行为情况。结果表明, 与受体对照‘广占63-4S’相比, 转BPH9和Bar基因抗褐飞虱耐除草剂水稻‘H23’对二化螟、大型蚤和赤子爱胜蚓均无显著影响, 可以认为, 短期内转BPH9和Bar基因水稻‘H23’对这3种非靶标生物无明显的生态风险。     

转Cry1Ah基因抗虫玉米HGK60对田间节肢动物及杂草多样性的影响

近年来,随着转基因技术快速发展,转基因作物环境释放风险成为需要重点关注的问题,而对生物多样性的影响研究是客观评价其风险的重要手段。本研究以2018年海南春、冬两季转Cry1Ah基因抗虫玉米‘HGK60'及其对照常规玉米‘郑58'为研究对象,重点探讨了其对田间节肢动物、虫害及杂草多样性的影响。 结果表明: 田间调查共记录节肢动物43753头,隶属7目19科69种,转基因抗虫玉米HGK60与对照常规玉米郑58的节肢动物群落组成、结构及各生态指标均无显著差异;与郑58玉米相比,转基因抗虫玉米HGK60对钻蛀类害虫具有明显的抗性;田间杂草隶属8科16种,转基因抗虫玉米HGK60与郑58玉米田间杂草在密度及各生态指标上差异均不显著,且二者在整个生育期的变化趋势基本一致。说明转Cry1Ah基因抗虫玉米HGK60的种植对田间节肢动物及杂草多样性无显著的影响。该结果为转基因作物的环境风险研究提供了一定的数据支持。     

天山雪莲SiSAD基因与拟南芥AtFAB2基因转化 烟草的抗寒性分析

通过转基因烟草(Nicotiana tabacum)验证天山雪莲(Saussurea involucrata) Δ9硬脂酰-ACP脱饱和酶基因SiSAD与拟南芥(Arabidopsis thaliana)中同源基因AtFAB2的抗寒性功能。利用农杆菌介导法将植物表达载体P_SiSAD:AtFAB2和P_SiSAD:SiSAD导入烟草, 然后将2种转基因和野生型烟草分别置于20°C、10°C、5°C、0°C及-2°C下处理2小时, 检测其相对电导率、丙二醛(MDA)含量、叶绿素荧光参数(F_v/F_m)及脂肪酸含量。将-2°C处理2小时后的植株置于25°C培养1周进行生长恢复实验。结果表明, 生长恢复实验中转SiSAD基因烟草的恢复效果显著优于转AtFAB2基因和野生型烟草。在0°C和-2°C处理2小时后, 转SiSAD、AtFAB2基因型和野生型烟草的相对电导率和丙二醛含量呈现显著递增趋势; 转SiSAD、AtFAB2基因型烟草的F_v/F_m显著高于野生型烟草, 其中, 转SiSAD基因烟草的F_v/F_m显著高于转AtFAB2基因烟草。转AtFAB2基因型和野生型烟草的油酸(C18:1)含量随着温度的降低逐渐升高后降低并在0°C时达到最高值; 而转SiSAD基因型烟草C18:1含量持续升高, 并在-2°C时达到最高值, 其含量分别是转AtFAB2基因型和野生型烟草的1.58倍和1.7倍。以上结果表明, 天山雪莲Δ9硬脂酰-ACP脱饱和酶基因SiSAD与拟南芥中同源基因AtFAB2均可以显著增强非低温驯化烟草的抗寒性, 但是SiSAD基因效果显著优于AtFAB2。     

优化子叶节转化法培育大豆MtDREB2A转基因植株

将正交因素试验与GUS基因组织化学染色等技术相结合, 优化大豆(Glycine max)品种东农50遗传转化体系, 导入抗旱关键基因MtDREB2A。结果表明, 大豆种子表面消毒, NaClO溶液法与Cl₂气熏蒸法的去污染率分别达到98.67%和93.33%。子叶节法转GUS基因组织化学染色率(68.33%)显著高于下胚轴法(14.00%)和胚尖法(0.67%) (P<0.05)。种子萌发5天, 农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)培养温度25°C, OD₆₀₀=0.9, 共培养5天的转GUS基因子叶节最高达72.00%; 恢复培养5天, 草丁膦(3 mg·L^-1)、头孢噻肟钠(200 mg·L^-1)和羧苄青霉素(300 mg·L^-1)筛选诱导分化的转GUS基因不定芽最多为3.33%; 优化的大豆遗传转化体系转化效率为1.11%。转MtDREB2A基因大豆东农50植株根系更加密集, 主根长度和侧根数量均显著高于对照(P<0.05), 证实MtDREB2A基因具有促进大豆根系生长的作用, 为利用该基因进行大豆抗旱育种奠定了坚实的基础并提供了理论依据。     

摩西管柄囊霉Funneliformis mosseae对连作大豆分枝期根系AM真菌群落结构的影响

本文研究摩西管柄囊霉Funneliformis mosseae对短期连作3个大豆品种分枝期根系AM真菌群落结构的影响,旨在探索不同大豆品种与AM真菌在连作土壤中的互作效应。通过向黑农44（HN44）、黑农48（HN48）和恳丰16（KF16）3个大豆品种盆栽土壤中接种F. mosseae,对接菌连作0年（未连作对照组）、连作1年、连作2年土壤中的大豆根系,采用Nested-Program Control Register-DGGE技术分析。结果表明,接种F. mosseae后,不同大豆品种根系AM真菌多样性指数和丰度值表现为连作2年的土壤>连作1年的土壤>未连作的土壤;其中,球囊霉属Glomus和F. mosseae为3个大豆品种根系中AM真菌的优势菌群。接种F. mosseae对连作1年、连作2年3个大豆品种根系AM真菌群落结构具有显著影响。     

苹果连作生防细菌B6对平邑甜茶幼苗生物量及连作土壤环境的影响

以苹果连作障碍病原真菌层出镰刀菌、串珠镰刀菌、尖孢镰刀菌和腐皮镰刀菌为靶标菌,通过平板对峙法对分离自苹果根际土壤的细菌进行反复筛选比较,对筛选出的拮抗效果最优的菌株进行形态学、生理生化特征和16S rDNA序列分析鉴定,并于盆栽条件下探讨其菌肥对平邑甜茶幼苗生长及连作土壤环境的影响.结果表明: 菌株B6对上述4种病原真菌的抑菌率最高,分别达到71.8%、70.1%、72.6%、91.5%.经鉴定,菌株B6为甲基营养型芽孢杆菌.盆栽试验表明,与连作处理(CK₁)相比,B6菌肥处理(T)可以不同程度地促进平邑甜茶幼苗生物量的增加,其中地径、鲜质量和干质量分别显著增加18.3%、51.2%;显著提高连作土壤中可培养细菌和放线菌数量,使真菌数量下降为连作土壤的37.7%,促使土壤类型向细菌型转化;显著提高连作土壤中的蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶的活性,增长率分别为37.3%、24.0%、42.9%、49.4%.表明B6菌肥可以优化苹果连作障碍土壤中可培养微生物群落结构,提高土壤酶活性,增加平邑甜茶幼苗生物量.     

Hsp70 instability and induction by a pesticide in Folsomia candida

The heat shock protein Hsp70 has been shown to be a promising biomarker in aquatic and terrestrial organisms. However, its analysis in the soil insect Folsomia candida (Collembola) poses many problems as the protein is particularly unstable in this species. Western blotting has shown that the principal degradation fragment has a size of 48 kDa. We have developed a Western blot method that avoids the degradation of Hsp70 and was successful in detecting the protein in the springtail F. candida after a heat shock (12, 18 and 24 h at 32°C). In the second part of the study the organisms were exposed to artificial compressed soil contaminated with the dinitrophenol dinoseb (10, 15 and 20 µg g^-1 dry weight [DW]). Hsp70 was analysed in pooled samples (40 to 150 collembola according to age) after 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 11 and 14 days. The only significant induction was observed after 5 days at 20 µg g^-1 DW of dinoseb. The induction patterns over time were dissimilar for the different concentrations and a relatively high variability between the replicates was observed. Our results show that we must be cautious when interpreting biomarker results, especially those for Hsp70.     

Population genetic structure of the giant panda staple food bamboo (Fargesia spathacea complex) and its taxonomic implications

The taxonomy of woody bamboo presents many difficulties due to its long blooming interval and complex morphological variation. Whether the current taxonomy reflects genuine species divergence within woody bamboo is an intriguing question. The Fargesia spathacea Franch. complex comprises 15 closely related species with a sympatric distribution in China. Their classification has long been controversial because only a handful of vegetative traits are available, providing a good opportunity to explore the evolutionary relationships and genetic differentiation in woody bamboo. Here, we present a study involving 750 individuals from 39 representative populations in the F. spathacea complex using 14 simple sequence repeat markers. We found varying degrees of genetic diversity across populations of the F. spathacea complex (He = 0.07–0.81) and largely negative F-values at the population level, implying an excess of heterozygotes in the populations. Phylogenetic analyses revealed that all populations were divided into two major groups (clusters A and B), with the majority of the 15 species representing distinct genetic lineages. Based on population genetic analysis along with morphological evidence, we confirmed the identity of three species (F. decurvata J. L. Lu, F. spathacea, and F. murielae Gamble) and suggested the invalidation of four other species (F. scabrida T. P. Yi, F. robusta T. P. Yi, F. denudata T. P. Yi F. murielae (Gamble) T. P. Yi, and F. nitida (Mitford) Keng f. ex T. P. Yi). The delimitation of the remaining eight species has yet to be explored. The analysis of ecological factors and spatial autocorrelation suggested that altitudinal differences might account for the distinct genetic divergence between the two major groups.     

Enhanced liver cell mutations in trematode-infected Big Blue transgenic mice

Parasite infections in humans have long been associated with specific types of cancers. Schistosoma hematobium is a known inducer of urinary bladder cancer, Helicobacter pylori is a gastric carcinogen, and hepatitis B virus and Opisthorchis viverrini are causative agents of liver cell cancers. Another liver fluke, Fasciola hepatica, has also been identified as a neoplastic risk agent, primarily in animals. We used F. hepatica as a model agent to determine if the presence of an aggressive liver fluke could induce mutagenic events in mammalian tissue. Using the Big Blue^® transgenic mouse assay, we found a two-fold increase in lacI mutations in cells harvested from mice harboring F. hepatica worms when compared to uninfected control animals. These data indicate that biological infections can cause increased genetic damage in surrounding host tissue.     

东北红豆杉—无花果复合种植对两种植物生长和土壤酶活性影响

设计了室内控制条件下的东北红豆杉和无花果的复合种植实验，并与单一种植东北红豆杉和单一种植无花果的模式进行了比较。分别考察了上述3种模式下，东北红豆杉和无花果的生长指标、光合作用以及土壤酶活性差异。结果表明：①在生长量方面，复合种植3个月的东北红豆杉的株高增长率为152.6%，是单一种植的东北红豆杉株高增长率的1.56倍；复合种植3个月的无花果，其当年生枝的生长量为68.4 cm³，比单一种植的无花果高36.3%。②在光合作用指标方面，在800 μmol·m^-2·s^-1光照强度下，复合种植3个月的东北红豆杉和无花果净光合速率与相应的单一种植相比，分别提高了19.0%和5.3%。③在土壤酶活性方面，在7月份，复合种植模式下的土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性比单一种植东北红豆杉土壤相应酶活性分别提高51.6%、58.5%和50.8%，比单一种植物无花果土壤相应酶活性分别提高85.5%、47.5%和71.9%；土壤多酚氧化酶活性在不同种植模式之间无显著差异（P>0.01）。综上，东北红豆杉-无花果复合种植可以提高土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性，对两种植物生长均具有促进作用。上述结果可为在生产实践上进行东北红豆杉-无花果复合经营提供参考。     

黄顶菊入侵对土壤中主要功能细菌的影响

以我国北方大面积发生的入侵植物黄顶菊为研究对象,对黄顶菊根际土壤中可培养的主要功能细菌进行了分离筛选,通过rep-PCR聚类和多样性分析研究了其群落结构的变化,并利用16S rRNA序列比对,对主要优势菌群进行鉴定.结果表明: 相对于本地植物万寿菊和空白对照,黄顶菊显著增加了根际土壤中固氮菌、有机磷细菌、无机磷细菌和钾细菌的数量.rep-PCR分析显示,黄顶菊根际4种功能细菌的种群结构与本地植物和对照相比有显著差异,3种土壤中相同的聚类群极少.多样性分析表明,黄顶菊根际微生物物种多样性更加丰富,群落结构更加复杂,优势种群比较明显,生态多样性较高.对从3种土壤中分离得到的主要优势菌群的鉴定结果也进一步证明了这一结论.研究结果为阐明黄顶菊入侵的微生态机制提供了理论基础.     

Fg12 ribonuclease secretion contributes to Fusarium graminearum virulence and induces plant cell death

Filamentous fungal pathogens secrete effectors that modulate host immunity and facilitate infection. Fusarium graminearum is an important plant pathogen responsible for various devastating diseases. However, little is known about the function of effector proteins secreted by F. graminearum. Herein, we identified several effector candidates in the F. graminearum secretome. Among them, the secreted ribonuclease Fg12 was highly upregulated during the early stages of F. graminearum infection in soybean; its deletion compromised the virulence of F. graminearum. Transient expression of Fg12 in Nicotiana benthamiana induced cell death in a light‐dependent manner. Fg12 possessed ribonuclease (RNase) activity, degrading total RNA. The enzymatic activity of Fg12 was required for its cell death‐promoting effects. Importantly, the ability of Fg12 to induce cell death was independent of BAK1/SOBIR1, and treatment of soybean with recombinant Fg12 protein induced resistance to various pathogens, including F. graminearum and Phytophthora sojae. Overall, our results provide evidence that RNase effectors not only contribute to pathogen virulence but also induce plant cell death.