转Bt基因水稻对两种弹尾虫及尖钩宽黾蝽捕食作用的影响

转Bt基因水稻KMD1、KMD2和对照水稻XS11稻田主要有两种弹尾虫：灰橄榄长角跳虫 Entomobryagriseoolivata (Packard) 和钩圆跳虫 Bourletiella christianseni Banks。两种Bt稻田中灰橄榄长角跳虫种群密度均显著高于对照XS11稻田;在以KMD1和KMD2腐烂 茎叶为食的灰橄榄长角跳虫成虫中检测到微量Cry1Ab杀虫蛋白。室内测定结果表明,不管是单 头捕食还是多头协同捕食,尖钩宽黾蝽Microvelia horvathi Lundblad 成虫对用3种供试 水稻残体饲养的灰橄榄长角跳虫的捕食量和功能反应均符合HollingⅡ型方程,其日捕食量、瞬 时攻击率（a）和处理时间（T_h）均无显著差异。     

弹尾虫单克隆抗体的制备及其在捕食研究中的应用

应用杂交瘤技术制备了针对弹尾虫的单克隆抗体2F10。该抗体的效价为1.024×108,只与灰橄榄长角跳虫、球角跳虫和钩圆跳虫等弹尾虫发生强烈反应而不与稻田常见的其它昆虫和蜘蛛发生交叉反应,具有高度特异性。建立了2F10、HRP-2F10和蜘蛛样品分别稀释4000倍(34.193ng/L)、1500倍(2.4624ng/L)和50倍(50ml/individual)的抗体夹心ELISA检测系统用于检测稻田常见蜘蛛对弹尾虫的捕食作用。其检测灵敏度为1/2头灰橄榄长角跳虫(4.49μg),拟环纹豹蛛捕食1头灰橄榄长角跳虫成虫后,在25℃下猎物的可测定时间为4.5h。应用该检测系统研究了不同稻区常见蜘蛛对2F10的阳性反应率。其中狡蛛、拟环纹豹蛛、纵条蝇狮和纵条蝇虎的阳性反应率显著高于食虫瘤胸蛛、八斑球腹蛛和锥腹肖蛸。     

转Bt水稻土壤跳虫群落组成及其数量变化

以转Bt水稻恢复系"克螟稻"(Cry1Ab纯合基因型)和"华恢1号"(Cry1Ab+Cry1Ac融合基因型)以及融合基因型转Bt水稻杂交系"Bt汕忧63",及其对照亲本水稻"秀水11"、"明恢63"和"汕优63"稻田土壤跳虫类群为对象,系统研究转Bt水稻种植下土壤跳虫群落组成及其数量动态变化,以评价不同基因型和不同育种品系转Bt水稻种植下稻田土壤生态安全性。结果表明,转Bt水稻种植导致土壤跳虫个别稀有类群的消失,并显著影响半土生和真土生类群以及土壤跳虫总量,但对群落多样性、均匀度和种类丰富度等影响不显著。与对照亲本相比,Cry1Ab转Bt稻田半土生类群和土壤跳虫总量及其种类丰富度指标显著增加了54.7%、44.4%和26.7%;Cry1Ab+Cry1Ac转Bt杂交稻田球角跳属百分比和真土生跳虫数量显著增加了212.3%和180.4%。就恢复系处理而言,与Cry1Ab转Bt水稻相比,Cry1Ab+Cry1Ac转Bt水稻种植导致棘跳属、球角跳属和原等跳属百分比以及半土生跳虫数量分别显著降低了62.1%、56.7%、61.8%和43.4%,同时,显著提高了裔符跳属百分比达88.2%。就Cry1Ab+Cry1Ac融合基因型转Bt水稻而言,与恢复系相比,转Bt杂交稻种植导致球角跳属和原等跳属百分比,半土生类群和土壤跳虫总量及其种类丰富度和群落多样性显著增加了312.9%和171.6%,302.4%和233.2%,以及54.0%和26.7%,同时,显著降低了裔符跳属百分比达65.5%。     

转crylAb基因克螟稻对根际可培养细菌类群的影响

田间栽培条件下,研究了转crylAb基因克螟稻1(KMD1)、克螟稻2(KMD2)及其亲本常规晚粳秀水11(XS11)不同生育期、不同根际部位(包括根际土壤、根表面和根内)可培养细菌类群数量、组成和动态变化.结果表明,各品种不同生育期根际平均细菌数量以拔节期最多,抽穗期最少;转Bt稻KMD1和KMD2根际平均细菌数量均显著高于XS11,且根表面和根内平均细菌数量也显著高于XS11,而根际土壤中平均细菌数量则低于XS11;试验共纯化菌株303个,经鉴定归于20个属,各品种根际出现的细菌类群大多为相同属,但数量有异,其中KMD1、KMD2根际的葡萄球菌属(Staphylococcus)、棒杆菌属(Corynebacterium)和壤霉菌属(Agromyces)均显著高于XS11,而XS11根际的束毛球菌属(Trichococcus)显著高于KMD1、KMD2;群落多样性分析表明,各水稻品种根际细菌群落的优势度指数C、多样性指数H′和均匀度指数J差异均不显著,表明转crylAb基因水稻对土壤细菌群落有一定影响,与水稻生育期和根际部位有关.     

Bt水稻Cry1Ab杀虫蛋白表达的时间动态及其在水稻土中的降解

采用ELISA技术检测了Bt水稻克螟稻1号(KMD1)和克螟稻2号(KMD2)不同生育期茎和叶片中cry1Ab基因的表达水平,以及植株组织(茎和叶片)室内埋于不同稻田土壤中其Cry1Ab杀虫蛋白的降解动态。结果表明,不论是KMD1还是KMD2,茎和叶片中cry1Ab基因的表达量为3.7～9.1μg/g鲜重,均以拔节期和孕穗期相对较低,灌浆初期显著升高,黄熟期又明显下降(但仍然维持在较高的表达量)。KMD1茎和叶片中Cry1Ab蛋白在3种水稻土即青紫泥田、黄松田和黄筋泥田中的降解,均以前期(处理后12d内)较快,但中后期明显较慢;处理后42d,这两种组织中的Cry1Ab残留量均稳定在μg级水平,分别仅有0.20～0.85μg/g干重和0.35～1.81μg/g干重。KMD1茎和叶片中Cry1Ab蛋白降解动态与土壤类型密切相关,青紫泥田中降解最快,黄筋泥田中次之,黄松田中最慢。淹水可加快土壤中茎和叶的腐解,从而促进其中Cry1Ab蛋白的降解。KMD2粉碎叶中Cry1Ab蛋白在有菌水稻土中的降解快于无菌土中,表明土壤微生物存在可加快Cry1Ab蛋白的降解。在各种土壤淹水与非淹水、灭菌与非灭菌处理条件下的Cry1Ab蛋白降解过程均可用指数方程进行拟合,算得其消减半衰期为2.2～11.6d不等。讨论了土壤类型、淹水等影响Cry1Ab蛋白降解的可能机制,认为土壤微生物是其中起关键作用的一个因子。     

Bt水稻对田间非靶标害虫种群动态的影响

以转cry1Ab/cry1Ac基因水稻汕优63(以下简称汕优63/Bt)为材料,亲本汕优63(以下简称汕优63/CK)为对照,在田间自然感虫条件下研究汕优63/Bt对稻田几种非靶标害虫种群消长动态的影响。结果表明,汕优63/Bt上稻苞虫Pelopidas mathias(Fabricius)和稻眉眼蝶Mycalesis gotamaMoore幼虫数量都显著低于对照品种,但汕优63/Bt对稻苞虫的毒性强于稻眉眼蝶。汕优63/Bt上稻飞虱(白背飞虱Sogatellafurcifera(Horvath)和褐飞虱Nilaparvatalugens(Stal))混合种群数量通常与对照品种基本一致,在少数调查时间显著高于对照品种。相反,除少数调查时间与对照品种没有显著差异外,稻叶蝉(黑尾叶蝉Nephotettixcincticeps(Uhler)和二点黑尾叶蝉N.viriscens(Distant))混合种群数量通常显著高于对照品种。稻飞虱和叶蝉成为汕优63/Bt上的主要害虫。     

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。     

人工饲料、转Bt水稻及其亲本稻苗饲养下二化螟种群适合度的比较研究

以人工饲料、转Bt水稻"克螟稻"(cry1Ab纯和基因型)及其对照亲本"秀水11"稻苗为供试寄主植物开展二化螟Chilo suppressalis(Walker)1～5龄幼虫的室内饲养试验,以明确不同龄期二化螟种群的生活史参数。试验结果表明:二化螟在低龄时死亡率最高。克螟稻对二化螟各个龄期表现出高抗性,其各个龄期在克螟稻上均不能化蛹,随着龄期的增加二化螟的耐受性增强。以秀水11和人工饲料饲养二化螟对其蛹期、成虫期、单雌产卵量、羽化率的影响无显著性差异,以人工饲料饲养的二化螟蛹重显著高于以秀水11饲养的二化螟的蛹重,蛹重与人工饲料饲养时间呈正相关。与秀水11幼苗相比,人工饲料饲养下有利于二化螟雌虫的分化。     

转cry1Ab/cry1Ac基因水稻对大螟幼虫的取食、生长及存活的影响

本文采用活体生测的方法测定了转cry1Ab/cry1Ac基因水稻对大螟Sesamia inferens(Walker)幼虫的取食、生长以及存活的影响。结果表明,以转cry1Ab/cry1Ac基因水稻为食的大螟3龄和5龄幼虫的累计取食量和相对摄食率与对照相比都显著的减少。取食转Bt水稻后,大螟3龄和5龄幼虫体重均出现负增长。随着取食转基因水稻时间的延长,大螟3龄幼虫的校正死亡率可以达到100%,5龄幼虫的校正死亡率达到85%。     

转Bt基因水稻表达的毒蛋白Cry1Ab在害虫及其捕食者体内的积累动态

在室内对转基因水稻KMD1中的Cry1Ab毒蛋白经食物链在几种主要害虫及其捕食性天敌体内的积累进行了研究。结果表明： 无论是水稻孕穗期还是成熟期,二化螟Chilo suppressalis连续取食KMD1或取食KMD1.36 h后移至对照品种秀水11上取食不同时间后,幼虫体内的Cry1Ab含量均随取食时间延长逐渐下降。稻眼蝶 Mycalesis gotama幼虫连续取食KMD1或在KMD1上取食两天后移至秀水11上继续取食不同时间,体内的Cry1Ab含量也都随取食时间延长而下降,但下降速度较二化螟更快。取食KMD1的二化螟和稻眼蝶幼虫的粪便中均检测到较高浓度的Cry1Ab,对照组中均无Cry1Ab。取食KMD1的二化螟幼虫血淋巴中检测到Cry1Ab,含量为3.5 ng/g。取食KMD1的褐飞虱 Nilaparvata lugens、稻蚜Sitobion avenae以及饲喂取食过KMD1的二化螟或稻眼蝶幼虫的拟水狼蛛Pirata subpiraticus体内都含有一定浓度的Cry1Ab,其中,拟水狼蛛体内的CrylAb含量以饲喂取食KMD1稻眼蝶幼虫的含量最高,约为饲喂取食KMD1二化螟幼虫的60倍。这些结果表明Cry1Ab可以沿水稻害虫天敌食物链传递。     

转cry1Ab基因水稻对非靶标昆虫白背飞虱种群增长的影响

通过室内饲养实验及水稻氨基酸和碳、氮含量测定,比较研究了转cry1Ab水稻克螟稻 (KMD1和KMD2)与其亲本秀水11对非靶标害虫白背飞虱种群增长的影响。 结果表明,以克螟稻为食可对白背飞虱的产卵期和每雌产卵量产生一定影响。 以KMD2为食的白背飞虱的产卵期为7.6天,每雌产卵量为95.0粒,均显著低于以母本秀水11为食的白背飞虱的12.7天和167.5粒。但是,以KMD1为食的白背飞虱仅产卵期（8.6天）显著变短, 其每雌产卵量与以其母本秀水11为食的白背飞虱无显著差异。稻苗氨基酸含量分析结果表明KMD2引起白背飞虱种群生殖力显著下降可能与其游离氨基酸的总量和丙氨酸含量的显著下降以及谷氨酸含量的显著上升有关。因此,转cry1Ab水稻可对白背飞虱种群增长产生影响,但其影响因转cry1Ab水稻品种而异。     

转cry1Ab/vip3H+epsps基因粳稻对非靶标害虫稻叶蝉田间种群的影响

转基因作物可能带来的风险之一是对非靶标生物尤其是非靶标植食者产生潜在的影响。本研究采用吸虫器取样法, 通过在浙江长兴2地点3年的试验评价了新型抗虫/耐除草剂转cry1Ab/vip3H+epsps基因粳稻（G6H1）及其亲本对照（秀水110, XS110）对稻叶蝉田间种群动态的影响。结果表明： 叶蝉类主要有黑尾叶蝉Nephotettix cincticeps (Uhler)、 二点叶蝉Cicadula fascifrons (Stål)和电光叶蝉Deltocephalus dorsalis Motschulsky组成, 其中黑尾叶蝉是优势种。虽然3种叶蝉的种群密度随着地点和年份的不同有所不同, 但是转基因水稻对3种叶蝉种群密度的年度变化均没有显著性影响。少数年份, 黑尾叶蝉成虫、 若虫及其两者总密度的时间动态在转基因水稻和对照田之间存在差异, 大多数年份, 趋势一致且无显著差异 （P>0.05）。另外, 二点叶蝉和电光叶蝉种群的时间动态在转基因水稻和对照田之间也相似。综合评价认为, 本供试转基因水稻品系G6H1对稻田稻叶蝉种群无明显的负面影响。     

转cry1 Ab基因粳稻对稻田节肢动物群落的影响

在将稻田节肢动物群落按营养关系分为植食类、寄生类、捕食类、腐食类和其他类等5个功能团的基础上,从功能团优势度、群落结构参数及群落相异性等方面,经2年3点的调查就2个转cry1Ab基因粳稻（Bt粳稻）品系KMD1和KMD2对稻田节肢动物群落结构的影响做了评价。结果表明：在大多数情况下,Bt粳稻与对照间各功能团优势度、群落结构参数[物种丰富度（S）、Shannon-Wiener多样性指数（H′）、均匀性指数（J）、优势集中性指数（C）]及其时间动态无明显差异;Bt粳稻与对照间植食类、寄生类、捕食类亚群落,及整个节肢动物群落的相似性也较高。综合分析认为,Bt粳稻对稻田节肢动物群落结构无明显的负面影响。     

Field evaluation of resistance of transgenic rice containing a synthetic cry1Ab gene from Bacillus thuringiensis Berliner to two stem borers

Two transgenic rice (Oryza sativa L.) lines, KMD1 and KMD2 at the R4 generation, transformed with a synthetic cry1Ab gene from Bacillus thuringiensis Berliner, were first evaluated for stem borer resistance in the field during the rice growing season of 1998 in two areas of Zhejiang Province, China. Both KMD1 and KMD2 were highly resistant to the stem borers Chilo suppressalis (Walker) and Scirpophaga incertulas (Walker), and were completely undamaged during the whole rice growing season. In contrast, damage to the plants of the untransformed parental control (Xiushui 11) was in the form of deadhearts or whiteheads. Under natural infestation by the C. suppressalis, the damage to control plants reached a peak of 88.7% of plants and 20.1% of tillers encountered with deadhearts. Under artificial and natural infestation of neonate striped stem borers at the vegetative stage and booting stage, 100% of plants and 25.6% of tillers, 78.9% of plants and 15.6% of productive tillers among artificially infested control plants were observed with the symptom of deadhearts and whiteheads, respectively. Damage to the control plants from artificial infestation by the S. incertulas reached a peak of 97.0% of plants and 22.9% of tillers damaged. The field research indicated that both KMD1 and KMD2 show great potential for protecting rice from attack by these two stem borers.     

Transgenic rice plants with a synthetic cry1Ab gene from Bacillus thuringiensis were highly resistant to eight lepidopteran rice pest species

To fully explore the resistance potential of transgenic rice produced by Agrobacterium-mediated transformation, an elite line KMD1 was assessed for its resistance to eight lepidopteran rice pest species. KMD1 contained a synthetic cry1Ab gene from Bacillus thuringiensis under the control of a maize ubiquitin promoter. It was derived from a commercial japonica Chinese rice variety Xiushui 11, and bred true for both agronomic traits and a cry1Ab gene when the bioassays were done in 1998 in the R₅ generation. The eight lepidopteran pest species were: four Pyralidae species: Chilo suppressalis (striped stem borer, SSB), Scirpophaga incertulas (yellow stem borer, YSB), Cnaphalocrocis medinalis (leaf folder), Herpitogramma licarisalis; two Noctuidae: Sesamia inferens (pink stem borer, PSB) and Naranga anescens; one Stayridae: Mycalesis gotama; and one Hesperiidae, Parnara guttata. In laboratory bioassays, 100% mortality was observed in all insect species when their newly hatched or third-instar larvae were fed KMD1 leaf tissues, whereas only 9.65% of the neonates and none of the third-instar larvae died when fed the leaf tissues of non-transgenic control. Moreover, the leaf area of control tissues consumed in four days by stem borers was 20 to 40 times higher than that of KMD1 tissues, and the area of control tissues eaten by leaf-feeding species was 120 to 180 times greater than that of the transgenic tissues. Under natural infestation, no KMD1 plant was visibly damaged by the SSB, YSB and leaf folder in field evaluation. On the other hand, 80, 9.3 and 88.7% of control plants were injured by SSB, YSB, and leaf folder, respectively. These data disclosed that the transgenic line was highly resistant to a broad spectrum of lepidopteran insect species and could be useful in insect resistance breeding programs.     

转基因抗虫水稻对水稻害虫群落的影响

本文应用吸虫器法与剥查法,研究了转Cry1Ac +SCK基因水稻及其杂交后代对水稻害虫群落的影响。结果显示：转Cry1Ac+SCK基因水稻MSA与MSB对稻纵卷叶螟具有极强的抗性,转Cry1Ac+SCK基因稻的杂交后代21S/MSB与Ⅱ32A/MSB都获得了对稻纵卷叶螟的高抗性。虽然MSA、MSB、21S/MSB与Ⅱ32A/MSB对水稻害虫的物种丰富度、个体数量、多样性与均匀度时间动态都有一定程度的影响,但生长全期的调查结果显示,与对应的对照比较,它们对水稻害虫群落的这些参数均无显著影响,且转基因水稻田与各自对照田在害虫与主要害虫物种组成上具有较高的相似性。靶标害虫种群数量的降低,并未对水稻害虫群落的组成与结构产生明显的影响,也没有引起优势种成分的变化。     

不同抗性品种稻田捕食性节肢动物的群落结构

对3个类型稻田早、晚稻捕食性节肢动物群落调查,结果表明:共有捕食性节肢动物67种,丰富度以蜘蛛高于捕食性昆虫类;早稻高于晚稻;中抗品种高于抗虫和感虫品种。早稻以皿蛛科Linyphiidae的食虫沟瘤蛛UlmmeliatainsecticepesBoes.etStr.占优势,晚稻则以狼蛛科Lycosidae的相对丰盛度最高。早稻捕食性天敌数量动态以中抗品种峰期最长;感性样田中天敌平均密度与中抗样田差异不显著,与抗虫品种差异显著;捕食性节肢动物多样性随着品种抗性的增强呈降低趋势,优势度随着品种抗性的增强而增强。晚稻3个品种样田中天敌的平均密度差异不显著;各品种样田的多样性明显高于早稻,且波动幅度小于早稻,品种之间多样性差异较小,晚稻群落可能具有较高的稳定性。     

转Bt基因水稻“赣绿1号”对田间节肢动物群落的影响

【目的】研究转Bt基因水稻"赣绿1号"对田间节肢动物群落的影响。【方法】以含有转cry1Ab/Ac基因水稻与常规对照为材料,2012和2013连续两年在江西南昌县开展田间试验。【结果】转Bt基因水稻"赣绿1号"田间节肢动物群落结构物种数、优势集中度、香农指数和均匀性指数与对照相比,均无显著差异;"赣绿1号"田间节肢动物5类功能团的优势度与对照田均无显著差异;"赣绿1号"田与对照田田间节肢动物群落相异性数值大多较低。【结论】转Bt基因水稻"赣绿1号"对田间节肢动物群落结构没有明显的不利影响。