抗虫转基因植物对非靶标节肢动物生态影响的研究进展

重组DNA技术的发展为培育高效的抗虫作物提供了前所未有的便利条件。通过转基因技术,全世界已培育出众多转基因抗虫植物品系。其中,表达苏云金芽孢杆菌(Bt)基因的作物品系如Bt棉花和Bt玉米已在很多国家大规模种植,在害虫控制方面发挥了重要的作用。转基因抗虫作物可能带来的生态风险问题,如对农田非靶标节肢动物的潜在影响,一直受到相关研究者及民众的广泛关注。至今,已有大量研究论文发表。本文在总结、归纳前人研究的基础上,阐述了从实验室到田间多层次评价转基因抗虫作物对非靶标生物影响的一般研究程序和方法,并简要综述了Bt玉米和Bt棉花2种已商业化种植的转基因抗虫作物对农田非靶标节肢动物生态影响的研究进展。现有研究表明:当前种植的Bt作物所表达的Cry蛋白杀虫专一性非常强,对农田非靶标节肢动物没有毒性;且Bt作物的利用降低了广谱化学杀虫剂的施用量,从而提高了非专一性害虫天敌的种群密度,加强了对害虫的控制,并有效地保护了生态环境和农民健康。因此,Bt作物可以作为害虫综合防治(IPM)的一个策略,结合其他防治措施可加强对害虫的有效控制。     

转Bt基因水稻对土壤微生态系统的潜在影响

随着转基因作物商品化应用的增多,对其进行生态风险性评价尤为重要.国内外对转基因作物中外源基因向野生亲缘物种漂移的可能性、昆虫对抗虫转基因作物的耐受性以及转基因作物对生物多样性的潜在影响等问题进行了广泛的研究.文中从Bt杀虫结晶蛋白在土壤中的残留特性、Bt杀虫晶体蛋白对土壤微生物可培养类群和土壤酶活性的影响等方面对转Bt基因抗虫水稻的潜在生态风险性进行了简要综述,以期为同类研究提供有益的信息.     

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。     

Bt水稻田重要非靶标节肢动物暴露于Cry2Aa蛋白的程度分析

根据风险=危险×暴露的原理,在实验室条件下评价转基因作物对非靶标节肢动物影响时,所选择的代表性非靶标生物通常是在农田系统中较高地暴露于转基因外源杀虫蛋白的节肢动物种.为了弄清Bt稻田主要节肢动物暴露于Cry蛋白的程度,选择合适的非靶标节肢动物,用于转基因抗虫水稻的风险评价,本文采用酶联免疫技术检测了水稻不同生长期从转cry2Aa基因水稻田采集的不同节肢动物体内Cry2Aa蛋白的含量.结果表明: 不同节肢动物种体内的Cry蛋白含量差异显著.一些节肢动物体内不含Cry蛋白,而一些节肢动物体内含有较高的Cry蛋白;相对于花期后采集的节肢动物,在Bt水稻花期采集的节肢动物,特别是捕食性节肢动物体内的Cry蛋白含量较高;寄生性节肢动物体内未检测到Cry蛋白.这为在实验室条件下评价转基因水稻对农田非靶标节肢动物的影响奠定了基础.     

转基因作物对土壤生态系统的影响

综述了转基因作物对土壤生态系统影响的研究进展,包括转基因作物中的外源基因在土壤中的活性,转基因作物对土壤微生物区系有土壤酶活性的影响以及转基因作物对土壤动物区系的影响,转基因作物对土壤生态系统的影响与导入的外源基因特性和土壤类型相关,转基因产物进入土壤后引起的土壤生物变化的程度依赖于许多因素,最重要的决定因素是生态系统的复杂性和稳定性,评价不同转基因作物对土壤生态系统的影响具有重要的生态学意义,急需发展和完善以分子生物学为主的风险评价方法。     

转基因作物对土壤无脊椎动物的影响

随着生物技术的快速发展,越来越多的转基因作物被引入农业生态系统,继而引发转基因作物对土壤生态系统带来影响的担忧。土壤无脊椎动物作为食物链中的分解者,是土壤生态系统的重要组成成分,其数量和多样性直接与土壤的健康和质量相关。土壤无脊椎动物作为土壤质量的重要指标,已成为转基因作物环境安全性评价的重要内容之一。本文在概述近些年国内外关于转基因作物外源表达产物在土壤中的残留动态的检测结果的基础上,综述关于棉花、玉米、水稻、油菜等转基因作物对线虫、跳虫、螨类和蚯蚓等代表性土壤无脊椎动物影响的最新研究进展。总体来说,转基因作物对土壤无脊椎动物的群落多样性没有明显不利影响,但个别对环境变化特别敏感的类群,在数量或组成上有所不同。由于调查方法和作物种类、土壤类型等因素的不统一,不同的研究结果无法进行比较,因此,建议尽快建立转基因作物对土壤无脊椎动物影响的评价方法和标准,以便为转基因作物的环境影响评价提供客观可靠的评价结果,推动我国的转基因作物研发和商业化推广,同时最大限度地降低转基因作物对环境的不利影响。     

Bt水稻田重要非靶标节肢动物权露于Cry2Aa蛋白的程度分析

根据风险=危险×机露的原理,在实验室条件下评价转基因作物对非靶标节肢动物影响时,所选择的代表性非靶标生物通常是在农田系统中较高地关露于转基因外源杀虫蛋白的节肢动物种.为了弄清Bt稻田主要节肢动物暴露于Cry蛋白的程度,选择合适的非靶标节肢动物,用于转基因抗虫水稻的风险评价,本文采用酶联免疫技术检测了水稻不同生长期从转cry2Aa基因水稻田采集的不同节肢动物体内Cry2Aa蛋白的含量.结果表明:不同节肢动物种体内的Cry蛋白含量差异显著.一些节肢动物体内不合Cry蛋白,而一些节肢动物体内含有较高的Cry蛋白;相对于花期后采集的节肢动物,在Bt水稻花期采集的节肢动物,特别是捕食性节肢动物体内的Cry蛋白含量较高;寄生性节肢动物体内未检测到Cry蛋白.这为在实验室条件下评价转基因水稻对农田非靶标节肢动物的影响奠定了基础.     

转基因植物根系分泌物对土壤微生态的影响

随着转基因植物商品化进程的加快,对其进行生态风险性评价日益引起学者的重视。诸如转基因逃逸到其它亲缘物种中、产生超级杂草和病毒、昆虫产生耐受性及生物多样性遭受破坏等问题已在部分转基因作物中显现。本文综述了转基因植物中根系分泌物对土壤微生态的影响。     

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。     

转基因作物对土壤微生物的影响

全球范围内转基因农作物的大量种植不仅带来巨大的经济利益,同时也引发了人们关于转基因作物对包含土壤微生物在内的土壤生态系统的潜在风险的忧虑.转基因作物对土壤微生物的影响包括外源基因表达蛋白对非靶标土壤微生物的直接影响,也包括因外源基因导入而植物根系分泌物组分变化引起的间接影响.目前,对转基因作物的大多数研究表明,转基因作物能引起土壤微生物种群数量和结构的变化.但是,转基因作物对土壤微生物的影响力度有大有小,持续时间有长有短,评价不一.本文综述了不同种类转基因作物对土壤微生物的影响,对转基因作物种类、试验技术和原则等影响评价结果准确性的因素进行了讨论,提出了进一步研究需要注意的问题.