棉花规模化转基因技术平台建成

由中国农业科学院棉花研究所李付广博士主持的“棉花规模化转基因技术体系平台的建设及其应用”研究日前完成。     

转基因棉花研发及商业化发展态势

正国内外转基因棉花的研发主要集中于抗虫、抗除草剂、抗病、耐盐碱、抗旱和纤维改良等性状研究,但只有转基因抗虫、抗除草剂和纤维改良等性状得到注册应用。转基因棉花的大规模商业化种植,可以有效控制棉花害虫与杂草并改善棉花纤维品质,显著提高棉花产量,降低生产成本。主要描述了棉花转基因的主要技术和规模化转基因技术体系平台,论述了转基因棉花近年来的总体研发状况及在棉花抗虫、抗除草剂及纤维改良方面的研究进展,分析了全球前四大转基因棉花种植国家(印度、美国、中国和巴基斯坦)转基因棉花的商业化发展态势,并归纳总结了转基因棉花的安全性问题及今后主要的发展方向。     

跨国公司生物技术知识产权保护策略分析——以棉花转化体MON531为例

近年来,转基因棉花种植面积在多个国家得到了快速增长。为深入研究转基因抗虫棉花的技术体系和知识产权保护状况,现以棉花转化体MON531为例研究跨国生物公司的知识产权保护策略。结果显示,目前MON531转化体涉及3件处于有效保护期限内的专利,并在多个国家受到保护,实现了从功能基因及调控元件到最终商业化品种的全方位有效保护。申请人还通过申请植物品种权对下游的品种进行保护,美国有19件品种获得授权,在中国仅有1件相关申请处于审查中。对棉花转化体MON531技术体系的知识产权保护策略的研究,可以为我国研发转基因作物并采取知识产权保护提供有利的借鉴。     

农杆菌介导棉花大规模高效转化体系的研究

对农杆菌介导法转化棉花技术体系进行了综合改进,突破基因型的限制,使多品种或基因型(10个以上)的我国主栽棉花品种(系)转化成功,其中中棉所24号发展成为快速模式化转化品种(转化周期5～7个月,转化率8．1％),CCRI27、CCRI36等多个品种转化体系基本成熟。不同转化体系的愈伤组织诱导率为10％～40％,愈伤组织胚性愈伤诱导率达到10％～40％,转化率总体平均达到1．8％,并对大批量再生苗的鉴定予以程序化。实现棉花转基因规模化,达到年产转基因棉花植株2000～4000株以上的水平。     

转基因棉花中糖类和游离氨基酸含量的变化对棉蚜泌蜜量及蜜露主要成分的影响

以3个转基因棉和2个亲本对照棉花品种为研究材料,分别测定了这5种棉花植株体内主要糖分与游离氨基酸含量;同时,分别用这5个棉花品种的叶片饲养棉蚜Aphis gossypii Glover并测定其蜜露分泌量及其主要营养成分。结果表明,转基因棉花“国抗22”叶片中葡萄糖、蔗糖、麦芽糖的平均含量及可溶性糖总量分别比亲本对照棉“泗棉3号”减少61.76%、 89.05%、77.86%和23.61%,转基因棉花“苏抗103”和“中抗310”叶片中葡萄糖、蔗糖、麦芽糖的平均含量及可溶性糖总量分别比亲本对照棉“苏棉12”下降14.15%、32.80%、92.22%、11.46% 和4 6.81%、93.19%、61.11%、43.91%,游离氨基酸总量及各种氨基酸、果糖、鼠李糖、海藻糖的含量在不同转基因棉与亲本对照棉花品种间也存在很大差异,其中一些处理间的差异达显著或极显著水平。这表明外源基因的导入已经影响到了转基因棉花品种中主要糖分与游离氨基酸的合成。棉蚜取食转基因棉花品种“国抗22”后,蜜露的日平均分泌量比取食对照品种“泗棉3号”减少40.54%,取食其他两个转基因棉花品种“苏抗103”和“中抗310”后蜜露的分泌量也比取食对照棉花品种“苏棉12”降低22.67%和30.0%,但棉蚜取食转基因棉花后蜜露中游离氨基酸的总量均高于对照棉花品种,蜜露中可溶性总糖、蔗糖和各种氨基酸含量在取食转基因棉和常规棉花品种间存在一定差异。     

外源基因转化棉花育种研究的进展与应用

棉花作为重要的经济作物,新品种的选育和应用对于促进棉花生产至关重要。通过转基因技术将外源基因转化棉花,是棉花育种的新手段。尤其是抗逆、抗除草剂、抗虫、抗病和提高棉花品质的转基因技术研究,有助于加速棉花新品种的培育。棉花的转基因技术主要包括农杆菌介导法、基因枪轰击法和花粉管通道法。利用不同的转基因技术在棉花外源基因遗传转化的育种研究中取得了明显成效,探讨外源基因转化棉花育种研究的进展与应用,为新疆陆地棉的转基因育种研究提供重要参考。     

转ACO2基因优质棉生长特性及其对田间昆虫群落的影响

新型转基因棉花的生长特性及其对棉田昆虫群落的影响是转基因棉花环境安全评价的重点内容,也是转基因棉花环境安全评价过程必须评价的内容。选用新型转ACO2基因棉花及其亲本中棉所24为试验材料,于2013年和2014年在河南安阳进行了田间棉花生长势及其对昆虫群落影响的试验。在棉花苗期、蕾期、花铃期和铃期,转基因棉花叶片干重与其亲本均无显著差异,苗期、蕾期叶面积和比叶面积与亲本无显著差异,花铃期、铃期叶面积与比叶面积均显著高于亲本材料,其中2013年分别比对照高27.1%和26.2%,2014年分别高16.0%和19.9%,差异均达显著水平;株高、主茎叶片数、大铃数、小铃数和蕾铃脱落数均与亲本材料相当,但铃期果枝数显著高于亲本材料;3个棉铃虫(Helicoverpa armigera Hubner)发生高峰期,转优质基因棉花对棉铃虫和甜菜夜蛾幼虫校正死亡率与亲本对照材料无显著差异;昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落昆虫个体总数均显著高于亲本棉田,两年分别比对照高11.5%、10.5%、33.4%和12.0%、8.1%、63.1%,其中2013年差异达显著水平,2014年由于昆虫发生程度总体较轻,差异不显著,但所属"目"、"科"、"种’、生物多样性指数、优势种昆虫及其优势度与其亲本棉田无显著差异,表明外源基因ACO2导入后,对棉田昆虫发生及其群落结构没有影响,棉花生长势无明显优势,但产量构成性状在部分时期增强。上述研究初步明确了新型转基因棉花生存竞争势态和棉田昆虫群落发生规律与动态,可为新型转基因棉花环境安全评价提供理论依据,同时为转基因棉花环境安全评价积累科学数据。     

转基因作物生物安全:科学证据

通过对美国Web of Science数据平台的全部转基因作物生物安全SCI论文的检索,研究了有关转基因作物生物安全的科学证据。得出科学家比消费者更关心转基因技术的安全性;批准商业化生产的转基因技术经过了有史以来最为严格的生物学安全检验与检测,并建立了有史以来最为严格的监管体系;在所发表的全部9333篇转基因生物安全论文中,90%以上的论文证明转基因技术的安全性与传统非转基因作物无显著差异;而对于所有得出转基因食品不安全结论的论文的追踪研究发现,其研究结论被证明是在错误的研究材料或方法条件下得出的。     

转基因棉田棉蚜种群动态及相关影响因子分析

以3个转基因棉花品种和2个对照棉花品种为研究材料,在棉花苗期组建了棉蚜连续3个世代的自然种群生命表。结果表明：3个转基因棉花品种田棉蚜的种群趋势指数在第1代和第2代均高于对照,第3代则略低于对照;从连续3个世代的棉蚜种群累积增长趋势指数分析,转基因棉“国抗22”上的种群累积增长指数为5.40,比对照“泗棉3号”上的高1.21%,转基因棉“苏抗103”和“中抗310”上的种群累积增长指数较对照“苏棉12”上的也分别增加49.54%和65.79%。比较各作用因子的控制指数,发现3个转基因棉花品种田寄生性天敌的控制指数大多数小于各自的对照棉田,而天敌捕食等其他一些作用因子的控制指数在常规对照棉田与转基因棉花品种间差异不大。     

国产二代转基因棉研究获突破

据近日举行的"第2代转基因棉花纤维品质研究进展"新闻发布会,中国第2代转基因棉花研究总体跃居世界领先水平,并拥有国际发明专利等自主知识产权,为摆脱高端棉花长期依赖进口的局面打下了坚实基础。由中国农业科学院棉花研究所选育的"中棉所70",利用海岛棉优质渐渗系与转基因抗虫棉品系杂交、分子聚合技术培育而成,纤维长32.5 mm,达到优质棉标准。由中国农业科学     

转基因作物田间试验的频次分析

通过对加拿大转基因作物田间试验数据库19年数据的统计分析,揭示转基因作物研究的特点与发展趋势.采用EXCEL"数据透视表与数据透视图"功能进行数据分析.分析结果表明,至2006年8月止,加拿大转基因作物田间试验累计达6 927次,涉及31种作物,20多种性状和40多家公司或研究机构.1988～1998年间,试验次数呈指数方式上升,其后呈乘幂方式下降.2006年试验物种数由最高峰时期的22个降到12个,其中油菜的田间试验次数占81%.80%以上的转基因作物田间试验由孟山都和拜耳等7～8家私人公司完成.转基因田间试验的频次分布反映了转基因技术应用和发展的自身规律,是利益与风险博弈的结果.结论是只有经济价值高、风险小、消费者容易接受的转基因产品才有广阔的产业化前景.建议我国加强转基因技术在非粮食作物的应用,重视引进消化和加强转基因作物安全生产体系的建设,促进转基因技术的产业化应用.     

盐碱土壤转Bt基因棉花外源蛋白表达量时空变化及对抗虫性的影响

盐碱地是潜在的可利用耕地资源,但土壤盐碱化严重制约了农业生产的可持续发展。基于棉花机械化程度低、劳动力成本和生产资料投入剧增、比较效益下降和实施粮食生产安全战略等因素影响,我国长江流域和黄河流域棉花面积锐减,种植区域向内陆盐碱旱地或滨海盐碱地转移,但目前针对盐碱地转Bt基因棉种植可能带来的生态安全性问题研究甚少,正成为国内外研究的焦点和热点。伴随着棉花向盐碱地大面积转移种植趋势,检测盐胁迫是否影响转基因抗虫棉抗虫性,明确其影响程度,直接关系到转基因抗虫棉种植的安全性,也是目前抗虫棉扩大生产中迫切需要解决的问题。以非转基因棉花为对照,分别在低盐、中盐和高盐土壤种植的棉花的苗期、蕾期和花铃期采样,室内测定了转Bt基因棉花叶片对棉铃虫幼虫校正死亡率和外源蛋白表达量。研究结果发现盐分胁迫下转Bt基因棉花苗期叶片对棉铃虫幼虫校正死亡率下降了9.22%—47.46%,蕾期下降了31.61%—45.42%,花铃期下降了3.59%—18.52%;土壤盐分显著降低了转Bt基因棉花叶片中外源蛋白的表达量,苗期功能叶外源蛋白表达量下降了7.66%—29.86%;蕾期下降了3.77%—36.85%;花铃期下降了18.13%—41.02%;相关性分析表明,盐分胁迫条件下转Bt基因棉花叶片中外源蛋白表达量与其对棉铃虫抗性程度存在正相关关系。结果表明,盐碱土壤显著降低了转Bt基因棉花叶片外源杀虫蛋白表达量,从而导致转Bt基因棉花叶片对棉铃虫的抗虫性下降。研究土壤盐分对转Bt基因棉花对棉铃虫的影响及其作用机制,可为建立盐碱地转Bt基因棉花田害虫综合防控技术体系、转Bt基因棉花环境安全评价及转Bt基因棉安全管理提供依据。     

‘新陆早33号’棉花转基因体系建立及AtPGIP1基因的导入

利用生物技术方法对棉花进行遗传改良主要限于有效的遗传转化系统。以新疆主栽优良陆地棉品种‘新陆早33号’为材料,利用下胚轴作为外植体对影响农杆菌介导的棉花遗传转化及体细胞胚胎发生的因素进行研究,成功建立了除草剂Basta筛选的棉花遗传转化技术体系。同时将植物抗病相关基因多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白基因AtPGIP1导入棉花,经过对再生转化植株的PCR鉴定,初步证明外源基因已经整合到棉花基因组。研究发现:Basta是棉花遗传转化中很有效的筛选剂,低浓度Basta(2.5mg/L)就能够获得很好的筛选效果;较低的共培养温度(20℃)及合适的农杆菌浓度(OD600=0.5)有助于提高转化效率。该研究结果表明,‘新陆早33号’具备作为棉花优良遗传转化受体的基本特征,研究中获得的15株AtPGIP1转基因植株经PCR分子检测均为阳性植株。该研究为新疆棉区棉花分子生物学研究及转基因育种研究奠定了重要基础。     

Bt棉花害虫综合治理研究前沿

自1996年以来,全球Bt(Bacillus thuringiensis)棉花应用规模迅速增长,目前已占棉花种植总面积的60%左右,主要种植国家包括美国、澳大利亚、中国、印度和巴基斯坦等。大量研究表明,Bt棉花的大面积种植有效控制了多种靶标害虫的发生危害,从而大幅度减少了化学杀虫剂的使用量;化学杀虫剂的减少使用导致一些非靶标害虫的发生危害明显加重。针对Bt棉花生产中呈现出的害虫新问题,各国分别发展了由农业防治、生物防治、化学防治等不同措施构成的防控技术体系。     

棉花转基因技术和转基因棉花

概述了棉花转基因育种技术和转基因抗虫棉、转抗除草剂基因棉花、转抗病基因棉花、转品质改良基因棉花及天然彩色棉花等的研究概况。     

转GAFP基因棉花生态适合度及其对棉田昆虫群落的影响

新型转基因棉花生态适合度及其对棉田昆虫群落的影响是转基因棉花环境安全评价的重点内容.本文选用新型转GAFP(Gastrodia anti-fungal protein)基因棉花及其非转基因亲本棉花为试验材料,于2013和2014年在河南安阳研究了田间棉花生态适合度及其对昆虫群落的影响.结果表明: 转基因棉蕾期、花铃期和铃期叶片干物质量与其亲本无显著差异;苗期比叶面积显著低于亲本,蕾期、花铃期和铃期叶面积显著大于亲本;苗期株高显著低于亲本,蕾期、花铃期和铃期株高与亲本无显著差异;棉花生长的4个关键时期(苗期、蕾期、花铃期和铃期),转基因棉单株果枝数、蕾数和脱落数均与亲本无显著差异,而铃期单株大铃数显著低于亲本.棉铃虫发生的3个高峰期,转基因棉对棉铃虫和甜菜夜蛾无明显控制作用,且对棉田昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落的昆虫个体总数、昆虫群落结构与组成、均匀性指数、多样性指数和优势集中性指数均无显著影响.表明外源基因GAFP导入后,新型转基因棉花营养生长增强,产量构成性状整体无显著变化,未引起棉田昆虫群落变化.研究初步明确了新型转基因棉花生存竞争势态和棉田昆虫群落发生规律与动态,可为新型转基因棉花环境安全评价提供理论依据,同时为转基因棉花环境安全评价积累科学数据.     

转GAFP基因棉花生态适合度及其对棉田昆虫群落的影响

新型转基因棉花生态适合度及其对棉田昆虫群落的影响是转基因棉花环境安全评价的重点内容.本文选用新型转GAFP(Gastrodia anti-fungal protein)基因棉花及其非转基因亲本棉花为试验材料,于2013和2014年在河南安阳研究了田间棉花生态适合度及其对昆虫群落的影响.结果表明: 转基因棉蕾期、花铃期和铃期叶片干物质量与其亲本无显著差异;苗期比叶面积显著低于亲本,蕾期、花铃期和铃期叶面积显著大于亲本;苗期株高显著低于亲本,蕾期、花铃期和铃期株高与亲本无显著差异;棉花生长的4个关键时期(苗期、蕾期、花铃期和铃期),转基因棉单株果枝数、蕾数和脱落数均与亲本无显著差异,而铃期单株大铃数显著低于亲本.棉铃虫发生的3个高峰期,转基因棉对棉铃虫和甜菜夜蛾无明显控制作用,且对棉田昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落的昆虫个体总数、昆虫群落结构与组成、均匀性指数、多样性指数和优势集中性指数均无显著影响.表明外源基因GAFP导入后,新型转基因棉花营养生长增强,产量构成性状整体无显著变化,未引起棉田昆虫群落变化.研究初步明确了新型转基因棉花生存竞争势态和棉田昆虫群落发生规律与动态,可为新型转基因棉花环境安全评价提供理论依据,同时为转基因棉花环境安全评价积累科学数据.     

ISAAA信息

<正>美国农业部对外农业局已发布28个国家和地区的农业信息网络报告美国农业部对外农业局近日发布一批国家和地区关于农业生物技术的全球农业信息网络(GAIN)报告。以下是报告的几个重点:2015年加拿大转基因作物的种植面积大约1 010万公顷,主要种植油菜、玉米、大豆以及最近刚加入了小面积的甜菜。墨西哥转基因种子的种植面积中有95%是棉花。墨西哥棉花联盟(CMCA)报告由于转基因种子,使杀虫     

转基因动物发展前景广阔——访中国工程院院士李宁

<正>《生物产业技术》:动物转基因技术一直是研究热点,请您简单介绍一下动物转基因技术及其应用。李宁院士:美国科学家John Gordon于1978年建立了完整的动物转基因技术平台,是动物转基因技术的开创者。1980年,Gordon采用显微注射方法获得了转基因小鼠。1982年,《Nature》封面     

转CBF_1基因棉花的耐旱生理研究

以转CBF_1基因棉花及其野生型棉花为材料,设置轻度(900 mL)、中度(400 mL)、重度(300 mL)和对照(1 200mL)浇水处理的不同干旱胁迫和复水处理,考察各种处理后对盆栽植株不同部位叶片光合性能和离体叶片在暗处理条件下叶绿素含量的变化,以及在大田苗期、蕾期、花期、铃期断水胁迫对棉花产量的影响,为转基因抗旱棉花新品种的培育提供理论依据。结果表明:(1)在盆栽试验中,随着干旱胁迫时间的延长和复水3d处理,各浇水处理的转基因和野生型棉花叶片净光合速率(P_n)、原初光能转化效率(F_v/F_m)表现出先降低后增加的变化趋势,受到胁迫后对顶部叶片的影响比中部叶片大,且转基因棉花叶片保留数量显著高于野生型棉花;它们的离体叶片叶绿素a、叶绿素b的含量随着干旱胁迫时间的延长而逐渐下降,但转基因棉花的下降速率显著低于野生型棉花。(2)在田间试验的苗期、蕾期、花期、铃期干旱胁迫下,各干旱胁迫处理的转基因植株的皮棉产量、衣分、种子质量、株高均显著高于野生型棉花;转基因棉花的籽棉产量分别比正常灌溉处理降低了78.4%、55.1%、12.7%、8.3%,野生型棉花则分别降低了80.4%、55.4%、19.2%、14.4%,不同时期的水分胁迫严重影响了棉花籽棉产量,但是转基因棉花的籽棉产量显著高于野生型棉花。研究认为,在不同干旱胁迫条件下,转CBF_1基因棉花表现出优良的生长和生理优势,可提高棉花的耐旱性。