北疆棉区Bt棉及土壤中Bt毒蛋白含量测定

目的:转Bt基因抗虫棉植株中Bt毒蛋白含量测定.方法:采用ELISA法对转Bt基因植株中毒蛋白含量进行了定量检测.结果:在所检测的样品中,叶片中Bt毒蛋白含量最高,其次是蕾、铃、花瓣、花苞叶、蕾苞叶、花柱,而在根中的含量较低,土样中没有检测到Bt毒蛋白;不同生育期的顶叶中Bt毒蛋白含量差异显著,其在苗期叶片中最高,蕾期次之,花期、花铃期开始降低,而铃期和吐絮期又有一定的增加.结论:Bt基因在植株体内的表达随着器官的不同,生育时期的不同而表现出时空动态变化.     

转Bt基因棉花中Cry1Ac蛋白经烟粉虱途径向龟纹瓢虫的传递

【目的】烟粉虱Bemisia tabaci是转基因棉的非靶标害虫,对棉花生产造成严重影响。本文探讨转Bt基因棉花中Cry1Ac蛋白在棉花-烟粉虱-龟纹瓢食物链中的传递规律,以期为转基因棉的环境安全评价提供科学依据。【方法】在实验室条件下,以常规棉SM3号、33、SY321为对照,分析转Bt基因棉花GK12、XM33B、SGK321叶片、在这些棉花上取食的烟粉虱、以及捕食烟粉虱的瓢虫体内Cry1Ac蛋白含量。同时,将取食转Bt基因棉花上的烟粉虱的瓢虫转接到对应的受体亲本棉花上,分析瓢虫体内Cry1Ac蛋白含量变化规律。【结果】在转Bt基因棉花上取食的烟粉虱成虫和若虫以及它们的蜜露中均能检测到Cry1Ac蛋白,以转Bt基因棉花上的烟粉虱若虫为食料的龟纹瓢虫体Propylaea japonica内也能检测到Cry1Ac蛋白。龟纹瓢虫取食转Bt基因棉花上的烟粉虱若虫1 d后体内即能检测到Cry1Ac蛋白,并且随着取食时间的延长,体内Cry1Ac蛋白的含量逐渐增加,但到第6~8天后Cry1Ac蛋白的含量相对稳定。取食3个不同品种棉花上烟粉虱若虫的龟纹瓢虫体内Cry1Ac蛋白的含量存在明显差异,这种差异与棉花叶片上表达的Cry1Ac蛋白量呈正相关。但取食后6 d,在3个品种棉花上取食的龟纹瓢虫体内的Cry1Ac蛋白含量之间没有明显的差异。以转Bt基因棉花上的烟粉虱若虫为食料的龟纹瓢虫转移到对应的常规棉亲本上以后,体内的Cry1Ac蛋白的含量迅速下降,但10 d后仍能检测到微量的Cry1Ac蛋白。【结论】转Bt基因棉花中的Cry1Ac蛋白可以通过烟粉虱途径传递到龟纹瓢虫体内,龟纹瓢虫对食料中的Cry1Ac蛋白具有富集作用,并且Cry1Ac蛋白的富集存在饱和现象,富集饱和量与食料中的Cry1Ac含量无关;龟纹瓢虫脱离含有Cry1Ac蛋白的食料环境后,体内的Cry1Ac蛋白可以消减,但在10 d时间内龟纹瓢虫体内仍会有Cry1Ac残留。     

取食不同品种棉花的棉蚜对龟纹瓢虫功能反应的影响

本文以GK12、33B和SGK3213种转基因棉和对应的3种常规棉泗棉3号、33及石远321为材料,通过室内测定,研究了取食转基因棉的棉蚜却h／sgossypiiGlover对龟纹瓢虫Propylaea japonica Thunberg1—4龄幼虫功能反应的影响。结果指出,龟纹瓢虫对来自转基因棉田蚜虫的捕食量大多高于常规棉田,且捕食量随猎物密度的增加而增大。在1、2龄幼虫期,龟纹瓢虫取食转双价基因棉田蚜虫的数量多高于取食转单价基因棉田的蚜虫数量,但是在3、4龄幼虫时,龟纹瓢虫取食转双价棉田蚜虫的数量多低于取食转单价棉田的蚜虫数量。龟纹瓢虫对来自转基因棉田棉蚜的捕食功能反应符合HollingII型。龟纹瓢虫1龄幼虫取食GK12和SGK3212个转基因棉田蚜虫的最大日捕食量大于对照,处理时间短于对照;龟纹瓢虫P．japonica2、3龄幼虫取食33B和SGK3212个转基因棉田蚜虫A．gossypii的日最大捕食量大于对照,处理时间短于对照;4龄时取食转基因棉田蚜虫的数量都大于对照,处理时间均短于对照,其中取食转双价基因棉SGK321棉田蚜虫的日最大捕食量小于取食单伊棉田蚜虫的日最大捕食量。     

Effect of cotton aphids feeding on transgenic cotton varieties on the behavior of Propylaea japonica

本文以GK12、33B和SGK3213种转基因棉和对应的3种常规棉泗棉3号、33及石远321为材料,通过室内测定,研究了取食转基因棉的棉蚜Aphis gossypii Glover对龟纹瓢虫Propylaea japonica Thunberg1～4龄幼虫功能反应的影响.结果指出,龟纹瓢虫对来自转基因棉田蚜虫的捕食量大多高于常规棉田,且捕食量随猎物密度的增加而增大.在1、2龄幼虫期,龟纹瓢虫取食转双价基因棉田蚜虫的数量多高于取食转单价基因棉田的蚜虫数量,但是在3、4龄幼虫时,龟纹瓢虫取食转双价棉田蚜虫的数量多低于取食转单价棉田的蚜虫数量.龟纹瓢虫对来自转基因棉田棉蚜的捕食功能反应符合HollingⅡ型.龟纹瓢虫1龄幼虫取食GK12和SGK321 2个转基因棉田蚜虫的最大日捕食量大于对照,处理时间短于对照;龟纹瓢虫P.japonica 2、3龄幼虫取食33B和SGK321 2个转基因棉田蚜虫A.gossypii的日最大捕食量大于对照,处理时间短于对照;4龄时取食转基因棉田蚜虫的数量都大于对照,处理时间均短于对照,其中取食转双价基因棉SGK321棉田蚜虫的日最大捕食量小于取食单价棉田蚜虫的日最大捕食量.     

转Bt基因棉花对烟粉虱天敌昆虫龟纹瓢虫的影响

在实验室控制条件下,以转Bt基因棉花GK12、33B、SGK321上的烟粉虱为食料饲养龟纹瓢虫,研究转Bt基因棉花上的烟粉虱对龟纹瓢虫生长发育及捕食的影响,同时利用Y型嗅觉仪,观察龟纹瓢虫对来自不同类型棉花的棉叶及其烟粉虱的嗅觉反应和视觉反应。结果表明,转Bt基因棉花和对应的常规棉亲本上的烟粉虱对龟纹瓢虫的发育历期和存活率没有明显的影响。龟纹瓢虫对棉花叶片、烟粉虱若虫、蜜露、蜕等4种物质的视觉反应之间没有明显的差异。对4种嗅源物质的嗅觉选择性的大小依次为：烟粉虱若虫＞蜕＞棉花＞蜜露;在两类不同的棉花之间,转基因棉花和常规棉,龟纹瓢虫对GK12、33B、SGK321等三种转基因棉花上的烟粉虱若虫的嗅觉选择性明显较对应的常规棉亲本SM3、33、SY321上的烟粉虱若虫小;对烟粉虱若虫的蜕,两种转单价基因棉花GK12、33B较对应的常规棉亲本上的小,而转双价基因的棉花SGK321上与对应的常规棉之间没有明显的差异。烟粉虱密度大于200头.皿_-1时,龟纹瓢虫捕食转基因棉花上烟粉虱的数量大于对应的常规棉花亲本,但烟粉虱密度小于200头.皿_-1时,龟纹瓢虫捕食转基因棉花上烟粉虱的数量小于对应的常规棉花亲本。龟纹瓢虫对烟粉虱的捕食符合HollingⅡ型反应。龟纹瓢虫取食转基因棉花上的烟粉虱的理论极限值、瞬间攻击率均大于常规棉花。     

高温对Bt棉盛蕾期蕾中Bt蛋白表达及氮代谢生理的影响

以来源于中国的Bt棉品种泗抗1号(常规种)、泗抗3号(杂交种)和来源于美国的Bt棉品种99B(常规种)、岱杂1号(杂交种)为材料,研究了不同高温对Bt棉盛蕾期蕾中Bt蛋白表达量变化及氮代谢生理特征的影响.结果表明: 与对照(32 ℃)相比,在38 ℃以上高温时,4个品种棉蕾中Bt蛋白表达量均显著下降,且随温度升高,Bt蛋白含量下降幅度增大.杂交种棉蕾中Bt蛋白表达量要高于常规种,且受高温影响较小.Bt杀虫蛋白表达量下降幅度大的品种,其可溶性蛋白含量、谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)活性、谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)活性下降幅度也大,游离氨基酸含量、蛋白酶活性、肽酶活性增加幅度较大.     

盐胁迫对Bt棉棉蕾杀虫蛋白表达的影响

为探讨土壤盐分对转Bt基因抗虫棉棉蕾抗虫性的影响程度,采用盆栽试验,以2个Bt棉品种‘新棉33B’(盐敏感)和‘中07’(耐盐)为试验材料,设置5个土壤盐分水平(0、0.15%、0.30%、0.45%和0.60%), 研究盐分对蕾期Bt棉棉蕾中杀虫蛋白含量、Bt基因相对表达量及氮代谢相关酶和物质代谢的影响.结果表明: 棉蕾中Bt杀虫蛋白含量随土壤盐分的升高而降低,与对照相比(0%),2个不同类型棉花品种在土壤盐分0.30%及以上时,棉蕾中杀虫蛋白含量显著下降,且随土壤盐分水平的升高,Bt 杀虫蛋白含量下降幅度增大.土壤盐分胁迫提高了棉蕾中Bt基因的相对表达量.在相同土壤盐分水平下,盐敏感品种棉蕾中Bt杀虫蛋白含量受土壤盐分影响较大.杀虫蛋白表达量下降幅度大的品种,其可溶性蛋白含量、谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)和谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)活性下降幅度较大,游离氨基酸含量、蛋白酶和肽酶活性上升幅度也较高.说明土壤盐分胁迫下,Bt棉棉蕾蛋白质合成能力下降,分解能力增强,可能是导致杀虫蛋白表达量下降的主要原因.     

施肥与摘蕾对棉蚜、棉叶蝉种群数量及棉花产量的影响

分析比较了不同施氮水平(0-450kg·hm^-2)与不同摘蕾处理(0-12个·株^-1)对转Bt基因棉花(GK-12)和常规棉花(泗棉3号)的棉蚜、棉叶蝉种群数量以及棉花产量的影响．结果表明,两个品种的棉蚜、棉叶蝉种群数量和有效铃量没有显著性差异。在本实验水平下,施肥和摘蕾与施肥的交互作用对两种棉花的棉蚜数量有显著性的影响,而摘蕾、施肥和两者的交互作用对两种棉花的棉叶蝉数量没有显著影响．在花铃期,施氮肥能增加两种棉花的有效铃数．线性回归分析表明,两种棉花的棉蚜、棉叶蝉的数量与施氮肥量和摘蕾量成正相关关系;有效铃量与施氮肥量呈正相关,与摘蕾量呈负相关．     

取食转Bt基因棉花上的棉蚜对丽草蛉发育和繁殖的影响

为明确转Bt基因抗虫棉对捕食性天敌的生态效应 ,比较了 2种转Bt基因抗虫棉 (GK-1 2和新棉99B)和 1种常规棉上的棉蚜Chrysopaformosa对丽草蛉Aphisgossypii发育和繁殖的影响。结果表明 ,(1 )与取食常规棉泗棉 3号上棉蚜的对照相比 ,取食转Bt基因抗虫棉GK- 1 2上棉蚜的第 1代和第 2代丽草蛉 ,其幼虫期和茧期的死亡率、幼虫和茧的发育历期、茧重及成虫性比等均与对照无显著差异 ;但第 1代成虫的产卵量减少了 2 88 0粒 ,与对照差异显著 (P <0 . 0 1 ) ;第 2代成虫所产卵的孵化率为 64. 0 % ,显著低于对照的 77. 7% (P <0 0 1 )。 (2 ) 2个品种的Bt棉对丽草蛉发育和繁殖的影响也略有差异。与取食GK 1 2上棉蚜的个体相比 ,取食新棉 99B上蚜虫的第 1代丽草蛉 ,其幼虫发育历期缩短了 0 . 6d(P <0 0 1 ) ,茧期缩短了 0 . 7d(P <0 . 0 1 ) ,茧重降低了 1 . 2mg(P <0 .0 1 ) ,幼虫期和茧期的死亡率、茧重以及成虫性比等则无显著差异 ;雌成虫产卵前期、产卵期、产卵量和寿命等繁殖学特性也无显著差异 ,但其成虫所产卵的孵化率为 65. 0 % ,显著低于取食GK- 1 2上棉蚜的处理 (72 . 7% ,P <0. 0 1 )。分别取食 2种Bt棉上的棉蚜 ,对第 2代丽草蛉的发育和繁殖的影响差异则较小。     

转基因棉Bt毒蛋白含量与抗棉大卷叶螟效果间的关系分析

棉大卷叶螟Sylepta derogata Fabricius为近年来长江流域棉花中后期的一种重要害虫。在其危害盛期测定了8种转基因棉叶片Bt毒蛋白的含量与受害程度,在此基础上就转基因棉对棉大卷叶螟的抗虫性采用不同抗性指标相结合的方法进行了综合评估,同时对转基因棉对棉大卷叶螟的抗虫效果与毒蛋白含量的相关性进行分析。结果表明:各转基因棉品种的不同部位叶片的毒蛋白含量呈现顶叶最高,功能叶次之,老叶含量最低的趋势。抗蚜8017和SGK321 2个转基因棉品种的棉叶毒蛋白表达量相对较低,平均值在120μg/g以下,对棉大卷叶螟的抗性级别均为中抗。其它供试转基因棉棉叶毒蛋白表达量均值在150μg/g以上,抗性级别也均为高抗,而非转基因棉泗棉3号与石远321对棉大卷叶螟不具抗性。转基因棉对棉大卷叶螟的抗性水平与毒蛋白含量呈正相关。     

Amino acid composition and level affect Bt protein concentration in Bt cotton

Low insect resistance has been widely observed in Bacillus thuringiensis (Bt) transgenic cotton. The objective of this study was to investigate the effects of amino acid compositions and their concentration on the Bt toxin content in Bt cotton to gain a better physiological understanding of the observed phenomenon. In the 2010 study, the leaf amino acid composition, contents, and Bt protein concentrations were investigated under high temperature (36?°C) and low temperature(18?°C) at both square and boll stage respectively. In 2011, the leaves were sprayed with ethionone sulfoximine (MSO), aminooxyacetic acid (AOA) or combination of MSO and AOA at the two developing stages, and the leaf amino acid composition and Bt protein concentrations were investigated. In 2012, 17 amino acid compositions were used to spray cotton plants at the same two stages, and the Bt protein concentration were measured. In comparison to the control, more amino acids changed and greater concentration changes had been observed under the extreme temperatures at boll stage compared to that at square stage, which were conformity to the changes of the leaf Bt protein concentration. More amino acids reduced and greater reduction was noted with the application of MSO, AOA or combined MSO and AOA at boll period than that at square period, which resulted in the reduction of the leaf Bt toxin concentration. The external uses of Aspartic acid, Glutamic acid, Glycine, Proline, Tyrosine, Methionine, Phenylalanine, Histidine and Arginin enhanced the leaf Bt toxin level significantly at boll stage. However, only Aspartic acid, Glutamic acid, Proline, Methionine, Arginin could increase Bt protein concentration markedly at square period and the bolstered extent were low. Therefore, it was concluded that cotton amino acid composition and concentration was more sensitive to external factors at boll stage. In addition, there are close relationship between leaf Bt toxin content and Aspartic acid, Glutamic acid, Glycine, Proline, Tyrosine, Methionine, Phenylalanine, Histidine and Arginin and their concentrations.     

转Bt基因抗虫棉叶面可培养微生物多样性的变化

在大田栽培条件下,以转Bt基因抗虫棉GK-12和常规棉泗棉3号为材料,在棉花的苗期、现蕾期、花铃期和吐絮期分别测定棉花叶面细菌、真菌和放线菌的数量变化,并在花铃期和吐絮期对叶面细菌生理群的数量和多样性进行分析.结果表明：棉花叶面可培养微生物数量与其生长发育呈正相关,叶面可培养微生物的数量一般由苗期开始增多,到花铃期达最高峰,吐絮期明显减少;花铃期转Bt基因抗虫棉叶面细菌生理群Simpson指数、Shannon-Wiener指数和均匀度比常规棉升高,吐絮期比常规棉下降.     

湖北棉区转Bt基因棉对棉铃虫的控制作用

2000-2001年通过田间系统调查,表明转Bt基因棉（品种为GK19）在湖北江汉平原棉区对棉铃虫抗性稳定。试验设3个处理：转Bt基因棉化防田（使用化学农药控制害虫）、转Bt基因棉自控田（依靠天敌控制害虫）及常规棉对照田（利用综合防治措施控制害虫）。从棉铃虫的第2代到第5代整个发生期内,即使在不进行化学防治的情况下,棉铃虫在Bt棉田的发生量也保持在极低的水平(最高百株虫量为12头)。室内饲养结果表明,转Bt基因棉对棉铃虫的生长发育（幼虫体重、蛹重）有较为明显的影响,使6龄幼虫体重减少25.6%,蛹重减少18.2%。棉铃虫幼虫取食转Bt基因棉组织后,发育迟缓,相对于常规棉喂养的整个发育历期延长17 d,使棉铃虫在田间的危害减少至少一个世代。另外,接虫试验表明,棉铃虫幼虫在常规棉上的取食时间是转Bt基因棉株上的6.1倍,极大地减轻了棉铃虫的危害程度。     

转CpTI-Bt基因棉和转Bt基因棉对棉铃虫幼虫存活、生长及营养利用的影响

2000年7月中旬和8月中旬, 分别测定了采自田间的转CpTI-Bt基因双价抗虫棉（SGK321, 以下简称CpTI-Bt棉）和转Bt基因抗虫棉（中30,以下简称Bt棉）对棉铃虫Helicoverpa armigera幼虫存活、生长的影响。结果表明：7月中旬两种转基因抗虫棉抗虫效果均较好,尤其是CpTI-Bt棉棉叶和花瓣对4龄幼虫3天内致死率为92%以上;8月中旬两种转基因棉的抗虫活性均明显降低,且Bt棉的杀虫活性显著低于CpTI-Bt棉,其幼虫死亡率与对照受体棉中16的死亡率之间无显著差异,仅显著抑制了幼虫的生长;石远321(SGK321受体品系)的花瓣具有一定的抗虫活性,可显著降低取食幼虫的体重,甚至造成部分幼虫死亡; CpTI-Bt棉中,花瓣和棉叶的抗虫性明显高于蕾和铃心。对5龄幼虫取食棉铃1日后的营养指标测定结果显示： 两种转基因抗虫棉处理的幼虫相对生长率和相对取食量均显著低于石远321,但两者之间无显著差异; CpTI-Bt棉处理的幼虫近似消化率显著低于石远321和Bt棉,但其食物利用率显著高于石远321和Bt棉。     

Bt毒素在转基因棉花与土壤系统中的分布

研究了转Bt基因棉花与土壤系统中Bt毒素的分布.结果表明,两种转Bt基因棉花地上部(叶片、茎秆)的毒素表达量(103.5～134.1 ng·g^-1)显著高于地下部分(根系)(44.7～21.2 ng·g^-1),土壤中Bt毒素总量可通过转基因棉花地上部分秸秆的处理得到控制;Bt毒素在转Bt基因棉花根系分泌物中的含量极低,如果控制Bt毒素的其它导入来源,将显著降低转Bt基因作物释放中因Bt毒素导入而引发的对土壤生态系统的扰动.     

Changes of Bt Toxin in the Rhizosphere of Transgenic Bt Cotton and its Influence on Soil Functional Bacteria

Summary The concentrations of Bacillus thuringensis (Bt) toxin released from root exudation of Bt cotton were measured by an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), and its impacts on the numbers of culturable functional bacteria in the rhizosphere were determined by cultivation. No Bt toxin was found in the rhizosphere of non-Bt cotton (SHIYUAN321), but varying levels of Bt toxin were present in the rhizosphere of two Bt cotton varieties (NuCOTN99^B and SGK321) during the entire growth period. The levels of Bt toxin in the rhizosphere of NuCOTN99^B were significantly higher (p<0.05) than those of SGK321 within all sampling dates except on June 17th in the whole growth season. Significant differences (p<0.05) were found in the numbers of the three functional bacteria between SHIYUAN321 and NuCOTN99^B within each sampling day from May 27th to October 27th. No significant differences were found in the numbers of functional bacteria among three cultivars after growth season. Fortification of pure Bt toxin into rhizospheric soil did not result in significant changes in the numbers of culturable functional bacteria, except the nitrogen-fixing bacteria when the concentration of Bt toxin was higher than 500 ng/g. The results indicated that Bt toxin was not the direct factor causing decrease of the numbers of bacteria in the rhizosphere, and other factors may be involved.     

转Bt基因棉花杀虫晶体蛋白的表达及光合特性的研究

转Bt基因棉花(GK、ZK)及非Bt基因棉花(CZ)杀虫晶体蛋白表达及光合特性的研究表明,杀虫晶体蛋白在转Bt基因棉花GK与ZK中的表达总量及在各器官中的分配均有所不同．转Bt基因棉花叶片的净光合速率的光响应与常规棉有所不同．转Bt基因棉花GK与ZK叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率的日变化有明显的不同,而胞间二氧化碳浓度、气孔限制值、叶温的日变化趋势则基本一致．胞间二氧化碳浓度的日平均值在两转Bt基因棉花间的差异达显著水平,而其它各指标在不同处理间的差异均未达显著．     

Effect of water-deficit stress on cotton plants expressing the Bacillus thuringiensis toxin

Bacillus thuringiensis (Bt) crops require a high dosage of Bt toxin to delay development of insect resistance, in particular, when the refuge strategy is applied. This strategy is threatened by plant developmental and environmental factors that might reduce Bt toxin concentration and Bt efficacy in Bt crops. Growth of Bt (Cry1Ac) cotton under prolonged, moderate water deficit as a single stress factor was evaluated. Bt cotton plants were analysed for physiological performance, Bt toxin concentration and Bt efficacy. For performance analysis, leaf and total plant dry weight and leaf area were measured. Bt toxin concentration was determined by an immuno‐assay. Effects of Bt toxin on growth and mortality of African cotton bollworm, Helicoverpa armigera, larvae were measured in different plant organs. Leaves from young plants exposed for 30 days to moderate water deficit had both higher Bt toxin concentrations and were more effective against larvae than leaves, flowers or bolls from mature flowering plants exposed to 60 days of moderate water deficit. Although growth of Bt cotton plants under moderate water‐deficit conditions decreased Bt concentrations in leaves, flowers and bolls, this had no effect on efficacy against first‐instar cotton bollworm larvae. No significant evidence was found that moderate water deficit, as a single stress factor, decreases Bt efficacy in Bt cotton.     

转Bt基因抗虫棉根际微生物区系和细菌生理群多样性的变化

在大田栽培条件下 ,以转 Bt基因抗虫棉 GK-12和常规棉花泗棉 3号作为材料 ,在棉花不同发育时期 ,于 2 0 0 1和 2 0 0 2连续两年测定棉花根际土壤细菌、放线菌和真菌数量的变化 ,并在 2 0 0 2年棉花的花铃期和吐絮期对根际细菌生理群的数量和多样性进行了分析 ,结果表明 :虽然不同年份和生育期棉花根际微生物数量存在差异 ,但是 ,年度间和相同的发育时期棉花根际微生物的数量变化趋势一致。在棉花的苗期和吐絮期 ,转 Bt基因抗虫棉根际微生物的数量与对照差异不显著 ;在棉花的花铃期 ,转 Bt基因抗虫棉根际细菌的数量比对照增加 ,放线菌的数量差异不显著 ,而真菌的数量变化没有规律。在棉花发育的花铃期和吐絮期 ,Bt棉根际细菌生理群的总数量比常规棉增加 ,但是根际细菌生理群的 Simpson指数、Shannon-Wiener指数和细菌生理群分布的均匀度下降