新疆北部棉铃虫寄主来源与转基因棉区庇护所评估

转Bt基因抗虫棉长期大规模种植后,棉铃虫对其存在抗性风险,庇护所是延缓抗性上升的策略之一。但在新疆北部转基因棉区,庇护所提供敏感棉铃虫的生态功能尚未见评估。2013年5—9月期间在新疆北部石河子地区147团、121团利用棉田边缘的智能测报灯收集棉铃虫成虫,应用碳稳定同位素技术从群体水平(混合翅膀)分析虫源性质,从个体水平(雌蛾翅膀和对应精包)确定交配类型;同时通过解剖雌性棉铃虫体内的精包数量评估交配频率。结果表明:来源于C4植物的棉铃虫主要出现在5月下旬和8—9月期间,比例占到50%左右;6—7月接近100%的棉铃虫来自于C3植物上;经测定不同寄主来源棉铃虫的有效交配比例为10%左右;两个地方的棉铃虫交配频率一般在0.9—2.1次,但121团的第一代和第二代均高于147团。玉米是新疆北部地区重要的庇护所,但C3和C4来源棉铃虫同存的时间比较短,有效交配比例相对比较低,影响了庇护所的抗性稀释能力。在转基因棉区的抗性管理中不仅要考虑庇护所提供敏感棉铃虫数量大小,同时需要考虑有效交配比率,这将有利深刻理解庇护所生态功能。     

转基因抗虫棉经济效益可持续性研究

虽然种植转基因抗虫棉的短期经济效益已经被广泛证实了,然而其经济效益的可持续性问题仍待研究.对其经济效益可持续性的质疑,也成为近年来对转基因作物争论的焦点.本文首先通过构建和分析理论模型来回答这一问题.定性分析结果表明,种植转基因抗虫棉能间接导致次要害虫农药使用量的上升.本文用符合中国实际的生物和经济学参数来模拟棉花生产.数值模拟结果显示,次要害虫农药使用量的上升并不足以抵消种植抗虫棉带来的农药节省.而且由于有大量自然避难所的存在,棉铃虫对转基因蛋白的抗性在大田中并没有广泛建立起来.总之,本研究表明种植抗虫棉的经济效益不但在数量上是显著的,在时间上也是可持续的.     

中国10年抗虫棉大田生产:Bt抗虫棉技术采用的直接效应和间接外部效应评估

中国自1997年便开始大面积种植Bt抗虫棉.本研究试图分析中国种植抗虫棉10年后减少防治棉铃虫杀虫剂用量的可持续性.通过对1999~2007年4个省16个村农户大田Bt抗虫棉生产的跟踪调查数据分析,发现生产上控制棉铃虫的杀虫剂用量不仅未增加,反而呈下降趋势;虽然没有直接回答Bt抗虫棉能够维持并增加其生产率的机理,但本研究发现,10年来不仅抗虫棉,而且非抗虫棉防治棉铃虫的杀虫剂用量也显著减少,这与抗虫棉广泛种植后棉铃虫的种群总量下降有关.这些发现对于Bt技术效应分析具有重要意义,同时,本文所采用的同时评估抗虫转基因技术生产的直接效应和间接外部性效应的方法,对于未来该领域的同类研究也具有借鉴意义.     

转基因抗虫棉种植面积变化对花生田棉铃虫种群影响

【目的】棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)是花生田主要害虫之一。转基因抗虫棉全面推广后,棉铃虫种群(包括棉田、花生田、玉米田)得到有效控制。近年,随着转基因抗虫棉种植面积逐年下降,花生田棉铃虫种群呈现逐年上升趋势。【方法】本文通过调查山东省花生主产区(非棉区)龙口、招远、莱阳、文登四个县级市花生田棉铃虫成虫、卵量、幼虫量等的发生情况,分析了棉铃虫发生面积及种群数量15年(2000—2014年)的变化规律,并重点分析了主要影响因素。【结果】结果表明:花生棉铃虫发生面积受棉花种植面积影响较大,二者呈显著负相关性;花生田棉铃虫累计诱蛾量总体呈下降趋势,但与棉花种植面积相关性不显著;棉铃虫卵量、虫量与抗虫棉种植面积呈显著负相关性。【结论】所以,转基因抗虫棉种植面积减少是导致花生田棉铃虫种群数量上升的主要因素。另外,近年玉米田棉铃虫发生面积也呈逐年上升趋势,与抗虫棉种植面积呈显著负相关。所以,随转基因抗虫棉种植面积的下降,若不采取有效措施,棉铃虫种群可能会出现大发生趋势。     

转基因抗虫棉在中国的推广和传播途径研究

转基因抗虫棉是中国商业化应用最成功的转基因作物,已有许多研究对转基因棉花种植的成本效益和农户生产决策的影响因素进行了深入分析,但对其具体推广过程缺乏足够了解。通过小组访谈和创新树的分析方法,以转基因抗虫棉为例,对转基因生物技术在我国的推广和传播途径开展了研究。研究发现,种业公司转基因作物种子的生产能力直接影响转基因作物的初始规模,来自政府研究机构和种业公司的技术推广者在转基因生物技术的扩散过程中都起着重要作用,公共农技推广服务对于宣传相关信息和知识尤为重要,社会资本也有助于转基因抗虫棉在中国的快速传播和采用。研究结论对推进我国公共农技推广体系改革、完善多元社会化服务主体协作及生物技术研发具有重要启示作用。     

应用高剂量/庇护所策略管理Bt作物抗性的三个基本假设：综述与展望

目前, 抗虫转基因作物的抗性管理方法主要是高剂量/庇护所策略。该策略的有效性取决于3个基本的假设条件：（1）抗虫转基因作物（Bt作物）表达出高剂量的杀虫蛋白, 该剂量使得靶标害虫对Bt杀虫蛋白的抗性表现型为功能性完全隐性或近于完全隐性, 进而使得Bt作物可以杀死几乎所有的抗性杂合个体和所有的敏感性个体;（2）靶标害虫种群的Bt抗性基因起始频率处于很低的水平;（3）源自转基因作物田和非转基因作物田(庇护所)的成虫在田间随机混合并交配。这3个假设必须同时满足, 缺一不可。本文就这3个假设的理论基础和经验研究的进展进行了综合论述, 并着重讨论了随机交配假设的最新研究进展以及今后的研究方向和方法。     

我国转基因抗虫棉应用现状及建议

对１９９９年底前经过安全性评价或经过审定的转基因抗虫棉品种２３个以及未经评价或审定的品种３１个进行了调研。转基因抗虫棉发展迅速,１９９９年种植面积近９００万亩,在生产上总体表现良好,棉铃虫抗性强,减少化学农药治虫,受到了广大棉农的欢迎。但抗虫棉本身还有一些不足之处,种子管理及生产利用上也存在一些问题,针对当前抗虫棉的情况和发展要求,对我国转基因抗虫棉的发展提出了几点建议。     

应用稳定同位素技术分析华北部分地区第三代棉铃虫虫源性质

玉米等C₄植物被认为是华北Bt棉种植区内第三代棉铃虫最重要的天然庇护所,但尚缺乏直接证据。连续2a(2006-2007年)利用杨树把诱集棉铃虫成虫,进行碳稳定同位素比值的测定,并结合棉铃虫成虫捕获时间、虫源的数量比例等,评估C₄植物在华北第三代棉铃虫期间的庇护所功能。结果表明,第三代棉铃虫成虫来源于C₄植物(玉米)的为40.5%-56.8%,与C₃来源的数量上大体相当。但C₄来源的成虫羽化时间比C₃来源的个体明显滞后,呈现出先少后多的特点。结果提示,C₄植物确实是华北第三代棉铃虫重要的庇护所,但存在着时间上与C₃来源的成虫交配不同步而失效的风险;结果建议玉米等天然庇护所作物的种植不仅在面积上要足够,而且播种时间上要充分考虑C₄植物(玉米)来源的敏感棉铃虫个体的发育与C₃植物寄主来源个体的同步性。     

转基因抗虫棉对棉铃虫及其内寄生蜂的双重效应

以含1%转基因（Cry1A+CpTI）抗虫棉“中抗310”棉叶粉的人工饲料为基础,建立一套抗虫棉 棉铃虫Helicoverpa armigera 棉铃虫幼虫内寄生蜂中红侧沟茧蜂Microplitis mediator和棉铃虫齿唇姬蜂Campoletis chlorideae的三级营养关系的研究系统,研究了转基因抗虫棉对棉铃虫及内寄生蜂的双重效应,分析比较了6种状态的棉铃虫生长发育动态,以及寄生蜂的生长状况。结果表明,无论是否被寄生,抗虫棉对棉铃虫生长发育的抑制作用都非常显著;寄生取食抗虫棉饲料的棉铃虫的寄生蜂,其出茧率和茧重都显著下降,对于中红侧沟茧蜂,出茧率和茧重分别下降了26.1%和1.0 mg;对于棉铃虫齿唇姬蜂,分别下降了17.9%和5.1 mg。解剖寄主发现,两种寄生蜂在取食抗虫棉饲料的寄主体内发育缓慢并出现部分畸形幼蜂。棉铃虫幼虫血淋巴总蛋白含量和血淋巴蛋白SDS-PAGE电泳分析表明,取食抗虫棉饲料后,棉铃虫血淋巴总蛋白含量低于相应的对照,推测寄主血淋巴蛋白含量降低是导致寄生蜂生长缓慢、发育不正常的一个重要原因。     

中美转基因作物种植管理制度比较

"十三五"国家科技创新规划提出的"推进新型抗虫棉、抗虫玉米、抗除草剂大豆等重大产品产业化",给转基因作物的种植管理提出了考验。由于商业化种植的转基因作物种类少,且不包括粮食作物,我国在转基因种植管理上经验不足。选取美国这一转基因作物种植大国作为比较对象,对比两国转基因作物种植前审批程序、种植者的管理义务、减少转基因作物与非转基因作物混杂的管理手段三个方面的差异,认为转基因作物的法律定性,知识产权制度和标识制度,各方主体实施隔离措施、承担损害的能力是差异生成的主要原因。我国宜结合国内的农业环境,在转基因生物安全管理布局上着眼于实质性的风险,并由农业主管部门、转基因作物研发主体、转基因作物种子经营主体合力对种植者进行指导,以避免混杂带来经济纠纷,并降低对生态环境的影响。     

盐城棉区棉铃虫田间种群对Bt蛋白的抗性基因频率

【背景】转Bt基因抗虫棉已经在我国进行了近20年的大规模商业化种植,产生了显著的经济和环境效益。但是,靶标害虫棉铃虫的抗性是转Bt基因抗虫棉产业健康发展所面临的最大问题,而抗性监测是解决这一问题的必要管理措施。盐城市是江苏省转基因抗虫棉的主产区,但有关该地区棉铃虫对转Bt基因抗虫棉的抗性基因频率未见报道。【方法】于2012年在盐城三龙镇和东台镇棉区采集田间棉铃虫种群,检测了初孵幼虫对花铃期转Bt基因抗虫棉中30幼嫩叶片的敏感性,用区分剂量法检测了2龄幼虫对Bt蛋白的抗性基因频率。【结果】取食转Bt基因抗虫棉叶片后,棉铃虫初孵幼虫在9 d内全部死亡;三龙镇和东台镇棉铃虫2龄幼虫对Bt蛋白的抗性基因频率分别为7.6×10-3和6.9×10-3。【结论与意义】目前,盐城棉区的棉铃虫对转Bt基因抗虫棉仍保持很高的敏感性,棉铃虫种群对Bt蛋白的抗性基因频率没有发生显著变化,但仍需持续监测。     

转基因油菜的基因流及生态风险

综合评述了转基因油菜的基因流及其生态风险.油菜作为最早的转基因作物之一目前已在加拿大和澳大利亚大面积商业化应用.(常)异花授粉作物油菜的天然异交率可达30%左右,也易与其它芸苔属作物杂交,因此转基因油菜的生态风险已引起各国科学家的高度重视.转基因油菜主要通过与其野生近缘种的花粉交换和与非转基因油菜的花粉交换两种方式进行花粉的输出.基因可能逃逸到相关野生近缘种,但在大田环境下能够得到杂种的可能性很小;由于基因的漂流在油菜田块间确实存在,因此在种植转基因油菜的过程中必须考虑其间隔距离.     

转基因(Cry1Ac)抗虫棉对土壤微生物的影响

对不同种植年限的转基因(Cry1Ac)抗虫棉田土壤中主要微生物数量变化进行了测定,结果表明：（1）种植转基因抗虫棉后对土壤微生物细菌、放线菌和真菌数量的影响趋势基本相似;（2）种植抗虫棉1年后,土壤中细菌、放线菌、真菌数量将有所增加,连续4年达到高峰,然后数量开始下降,连续种植7年后,棉田微生物数量接近于种植1年的棉田;（3）种植1年后又种植非转基因棉花的棉田,土壤微生物数量低于种植1年抗虫棉的棉田,与种植非转基因棉的数量无明显差异。由此可见,种植转基因抗虫棉对土壤微生物数量有一定的影响。     

农民眼中的转基因技术和种子市场

<正>转基因抗虫棉成功实现了产业化种植,为我国创造了巨大的社会、经济和生态效益。在转基因抗虫棉的产业链条中,农民是转基因技术最直接的使用者。通过近年对长江和黄河流域转基因抗虫棉集中种植区域农民的调查,发现他们对转基因技术和种子市场也有着自己的认知和态度。转基因技术——"我们还是不太懂"     

两个品种转基因抗虫棉光合生理的CO_2响应

栽培环境条件的改变会对转基因作物产生深远影响。以2种不同转基因棉花及其亲本对照为材料,研究了盆栽种植条件下不同棉花品种在蕾期和吐絮期光合生理特性CO2响应特征。结果表明,与各自的常规棉对照比较,两种转基因抗虫棉单叶净光合速率CO2响应的特征参数表观初始羧化效率(CE)、表观暗呼吸速率(Rd)和最大净光合速率(Pmax,c)虽有一定程度的变化,但其差异均未达到显著水平。在高CO2浓度范围内(700μmol.mol-1),转基因抗虫棉单叶净光合速率和水分利用率(WUE)的CO2响应曲线特征发生变化,且与品种及生育时期有关。两种转基因抗虫棉在不同生育时期的气孔导度(Gs)对CO2浓度的响应特征与其常规棉对照相似,短期CO2浓度增高对转基因抗虫棉的气孔导度没有显著性影响。     

华北地区棉铃虫对转Bt基因抗虫棉抗性适应的模拟模型

通过对华北地区耕作制度和生态系统的了解,在充分考虑种群遗传学、生物学和人为操纵因子等三大因素的基础上,建立了一个预测棉铃虫对转Bt基因抗虫棉抗性适应的模拟模型。在华北地区典型的耕作制度下,如果所有棉田均为Bt棉,则Bt棉的预期寿命为7年;如果只有春播棉为Bt棉(约占棉田总面积的70%),则其寿命为10年。模型的灵敏度分析表明, Bt棉的使用寿命随抗性基因的显性度、初始抗性频率、Bt棉所占比例等因素的增长而迅速缩短。当Bt棉表达的杀虫蛋白量恰好全部杀死敏感基因型(G_SG_S)个体时,Bt棉的预期寿命最短。由于国外采用的“高剂量/庇护所”抗性治理策略不适用于棉铃虫及华北棉区的耕作制度,我国需要加强对其它抗性治理措施(如转双基因抗虫棉)的研究与应用。     

转基因低水平混杂问题——政策与内涵

转基因技术近年来在世界范围内快速发展,但由于不同国家在转基因审批上的不同步,以及各国设立严格的转基因低水平混杂阈值,导致正常的农产品贸易由于无意混入少量转基因成分而发生贸易摩擦,甚至导致贸易中断.从转基因低水平混杂(LLP)的含义出发分析其特殊性,分析了世界主要国家的LLP政策以及严格的LLP政策对贸易产生的负面影响.根据研究结果指出:在当前转基因作物采用率不断提高,以及转基因新品种研发加速背景下,转基因低水平混杂在技术上是不可避免的.因此,有必要在全球范围内建立转基因安全互信机制,各国需要尽量减少审批不同步时滞,设置合理的转基因低水平阈值,降低对正常贸易的负面影响.研究结果对中国转基因LLP政策和有关标准制定有一定借鉴意义.     

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。     

大豆转基因育种及产业化发展

转基因技术是现代生物技术研究的热点之一,转基因作物种植已经成为全球普及最为迅速的生物技术.转基因大豆是目前种植区域最广、种植面积最大的转基因作物,已成为世界大豆主产国大豆产业发展的主要动力.中国的大豆产量居世界第四位,但转基因大豆育种的研究尚处于起步阶段,在转基因大豆产业化发展方面潜力巨大.我国应该充分利用现代生物技术的成果,借鉴国外转基因大豆的发展经验,立足本国实际,在农业转基因生物安全管理相关法律法规下,建立和健全我国转基因大豆育种及其产业化发展体系,大力发展转基因大豆,提升我国大豆产业的市场竞争力.本文概述了我国转基因大豆的研究现状以及国际转基因大豆的研发趋势,分析了我国转基因大豆发展所面临的挑战并提出了应对策略.     

生物育种产业化面临的机遇与政策保障

随着中国转基因玉米和大豆产业化试点的推进，间接食用转基因农产品在中国大范围产业化种植到了关键时刻。为有序推进生物育种产业化进程，本文在回顾全球和中国转基因作物产业化历史的基础上，着重分析了中国生物育种产业化遇到的两大机遇: 一是中国转基因农产品的持续进口和间接食用在下游加工业和群众中积累了一定的消费基础；二是过去这些年中国转基因技术的研发和技术储备已为转基因作物产业化做出了良好准备。最后，本文从充分利用现有群众消费基础、进一步释放技术储备潜力、更加严格地做好全流程监管等方面，提出有序推进生物育种产业化的政策建议。