高温胁迫对Bt棉铃壳中Bt蛋白含量及氮代谢的影响

以Bt基因来源于中国的棉花品种泗抗1 号(常规种)、泗抗3 号(杂交种)和来源于美国的棉花品种99B(常规棉)、岱杂1 号(杂交棉)为材料,研究了不同高温水平下Bt 棉盛铃期铃壳中Bt 蛋白含量变化及氮代谢生理特征.结果表明: 铃壳中Bt 蛋白含量随温度升高而降低,与对照相比(32 ℃),常规棉品种在38 ℃、杂交棉品种在40 ℃以上时,铃壳中Bt 蛋白含量大幅度下降.其中,常规种泗抗1号和99B在38 ℃时分别下降53.0%和69.5%;杂交种泗抗3号和岱杂1号在40 ℃时下降64.8%和54.1%.铃壳Bt 杀虫蛋白含量下降显著时,其可溶性蛋白含量明显下降,游离氨基酸含量明显提高,GPT活性显著下降,蛋白酶活性显著增加.高温影响铃壳的氮代谢引起Bt蛋白的分解加剧,合成减弱,从而造成Bt蛋白含量减少,抗虫性下降.     

高温和湿度对转Bt基因棉叶片Bt蛋白表达的影响

以来源于美国的转Bt基因棉DP410B(常规种)和岱杂1号(杂交种)以及来源于中国的转Bt基因棉泗抗1号(常规种)和泗抗3号(杂交种)为材料,研究高温(37℃)条件下,大气湿度(50％、70％、90％)变化对Bt蛋白表达的影响.结果表明:高温条件下,盛蕾期,温湿度对4个供试品种Bt蛋白表达均无显著影响;盛花期,与对照(温度25 ～ 30℃,湿度60％ ～70％)相比,常规种在50％湿度时叶片Bt蛋白含量显著降低2.6％ ～3.0％;盛铃期,DP410B、泗抗1号和泗抗3号的Bt蛋白含量在50％湿度处理下比对照显著降低3.3％ ～5.8％.4个转Bt基因棉品种中,DP410B和岱杂1号的Bt蛋白含量最高,而泗抗1号最低.     

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.     

种植Bt玉米及秸秆还田后土壤中Bt蛋白的变化及其对土壤养分的影响

在大棚水泥池内种植两个Bt玉米(5422Bt1和5422CBCL)及其同源常规玉米5422,研究了种植Bt玉米及秸秆还田过程中根际土、根围土、3层根外土(0～20、20～40和40～60 cm)中Bt蛋白含量的时空动态特征及其对土壤养分含量的影响．结果表明： 种植Bt玉米和常规玉米后,根围土(种植后90 d)和3层根外土(种植后30、60和90 d)中均检测到少量的Bt蛋白(含量<0.5 ng·g^-1),在Bt玉米5422Bt1和5422CBCL根际土中则分别检测到1.59和2.78 ng·g^-1的Bt蛋白．玉米秸秆还田后,Bt蛋白能在3 d内快速降解,在还田后第7天只检测到少量的Bt蛋白．与常规玉米5422相比,种植Bt玉米5422Bt1 90 d后根围土和3层根外土中有机质、速效养分(碱解氮、速效磷和速效钾)和全量养分(全氮、全磷和全钾)含量均没有显著差异;5422Bt1秸秆还田60 d后0～20 cm土层的有机质和全氮含量显著升高,速效钾含量显著降低,而其他养分指标则没有显著差异,20～40 cm和40～60 cm土层的所有养分指标均没有明显差异．种植Bt玉米5422CBCL后根围土中仅速效磷含量显著低于种植常规玉米5422,但0～20 cm土层中全磷含量显著提高,其他养分指标均没有差异;还田5422CBCL秸秆后仅0～20 cm土层的速效磷含量显著高于常规玉米5422．研究结果表明,通过玉米根系分泌和秸秆分解进入土壤的Bt蛋白不会在土壤中累积,对养分含量也基本没有显著影响.
     

土壤盐分对Bt棉铃壳中Bt蛋白含量和氮代谢生理的影响

为探讨土壤盐分对转Bt基因抗虫棉棉铃抗虫性的影响,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%),采用盆栽法研究了不同土壤盐分下Bt棉盛铃期铃壳Bt蛋白含量变化及氮代谢生理特征.结果表明: 铃壳中Bt蛋白含量随土壤盐分的升高而降低,与对照相比(0%),盐敏感型品种在土壤盐分0.15%、耐盐型品种在0.30%以上时,铃壳中Bt蛋白含量显著下降.相同土壤盐分水平下,花后30 d(DPA)铃壳Bt蛋白含量下降幅度明显大于10 DPA.在铃壳Bt杀虫蛋白含量下降显著时,其可溶性蛋白含量明显下降,硝酸还原酶(NR)和谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)活性显著下降;游离氨基酸含量、蛋白酶和肽酶活性在土壤盐分0.30%以上时显著增加.以上结果说明,土壤盐分影响铃壳的氮代谢,从而引起Bt蛋白合成减弱,中度以上土壤盐分水平会引起Bt蛋白分解加强,从而导致杀虫蛋白表达水平进一步下降.     

转Bt基因抗虫棉(Gossyposium)伤流中Bt毒蛋白的运输

本文以常规棉品种‘石远321'和抗虫棉品种‘SGK321'与‘99B'为材料,通过考马斯亮蓝和ELISA方法分析了伤流中可溶性蛋白和Bt(苏云金芽孢杆菌)毒蛋白含量.结果发现,转基因抗虫棉伤流中可溶性蛋白含量显著高于常规棉,并在抗虫棉伤流中检测到了Bt毒蛋白,而常规棉伤流中没有Bt毒蛋白的存在.通过嫁接实验研究发现,将常规棉嫁接到转Bt基因抗虫棉砧木上,叶片中也有Bt毒蛋白的积累.这些结果说明,Bt毒蛋白可以通过木质部伤流液向地上部运输,并在叶片中积累,Bt毒蛋白由根系向地上部的运输对棉花的抗虫性是有益的.     

Bt棉与常规棉根际土壤Bt毒蛋白和植物激素变化动态

通过ELISA法对常规棉（石远321）和转基因抗虫棉（99B、SGK321）根际土壤苏云金芽孢杆菌（Bt）毒蛋白和植物激素含量进行了分析,结果表明抗虫棉根际土壤Bt毒蛋白含量显著高于常规棉,特别是从苗期到盛花期抗虫棉根际土壤Bt毒蛋白含量高出常规棉200-300ng／g。抗虫棉根际土壤中脱落酸（ABA）和生长素吲哚乙酸（IAA）含量变化趋势与常规棉相比表现出较大差异。常规棉与抗虫棉根际土壤中ABA变化趋势表现为相似的单峰曲线,而抗虫棉根际土壤中ABA含量变化幅度明显小于常规棉。在棉花生长发育后期抗虫棉根际土壤中赤霉酸（GA3）含量较高,而常规棉根际土壤中GA,含量升高较抗虫棉早且变化幅度大,在高峰处常规棉高于抗虫棉,低谷时抗虫棉高于常规棉。7月17日常规棉根际土壤IAA含量显著高于抗虫棉,8月27日抗虫棉又大大高于常规棉,其他时期变化不大。上述结果表明,外源Bt基因的插入或表达能引起棉花根际土壤中Bt毒蛋白和植物激素含量的较大改变,这种改变可能会影响到抗虫棉的生长发育,并对环境产生影响。     

基于蛋白质组学的高温干旱下Bt棉杀虫蛋白表达下降机制

研究高温干旱对Bt棉杀虫蛋白含量的影响及其蛋白质表达差异,可为Bt棉抗虫性安全表达提供理论参考.本研究以转基因抗虫棉泗抗3号为材料,设计38 ℃、土壤含水量为最大持水量40%处理(HD)和32 ℃、最大持水量60%处理(CK).使用非标定量(label-free)蛋白质组学技术分析HD处理后Bt棉棉铃中蛋白表达差异.结果表明:与CK相比,HD处理后Bt棉棉铃中杀虫蛋白下降了38.2 ng·g^-1 FM,且差异达到显著水平.HD处理有83种蛋白质比CK显著或极显著上调,104种蛋白质显著或极显著下调;新出现蛋白质122种,不表达167种.京都基因和基因组百科全书通路分析表明,两者的差异蛋白富集通路有14条受到显著影响,其中与Bt棉杀虫蛋白合成有关的通路可能有3条,分别为碳水化合物消化吸收、蛋白外运、内质网的蛋白质加工等.碳水化合物消化吸收途径中,HD处理后泗抗3号水解淀粉能力上升,但催化已糖、葡萄糖、果糖磷酸化能力下降;蛋白质外运通路中,HD处理后肽链合成未受明显影响,但合成的肽链向内质网内转移加工过程受到限制;内质网蛋白质加工通路中,HD处理棉铃中泛素介导的蛋白酶体降解能力加强.     

种植转Bt基因棉土壤中Bt蛋白的分布

采用盆栽试验结合酶联免疫法(ELISA)测定了转Bt基因抗虫棉及常规棉花不同生育期根际及非根际土壤中的Bt蛋白含量.结果表明:红壤、黄棕壤及黄褐土种植转Bt基因棉花后根际土中Bt蛋白含量显著高于非根际土,而种植常规棉花的根际土与非根际土中Bt蛋白含量差异不显著.在初蕾期转Bt基因棉根际土中的Bt蛋白含量为黄褐土＞黄棕壤＞红壤,分别为常规棉根际土的144%、121%和238%;而在盛花期为黄棕壤＞黄褐土＞红壤,分别为常规棉根际土的156%、116%和197%.无论种植转Bt基因棉还是常规棉,供试土壤的根际和非根际土中Bt蛋白含量都随棉花生育期的推进先增加后减少,在盛花期达最大值.整个生育期内,转Bt基因棉根际土中的Bt蛋白含量大于其非根际土;种植转Bt基因棉土壤中Bt蛋白含量高于常规棉,说明转Bt基因棉花的Bt蛋白可释放到根际土中.     

Bt玉米秸秆杀虫蛋白对赤子爱胜蚓酶活性的影响

Bt玉米分泌的Bt蛋白可通过秸秆还田、根系分泌、花粉飘落等途径进入土壤.本文模拟秸秆还田,在土壤中添加5%或7.5%的Bt玉米及其同源常规玉米秸秆饲养赤子爱胜蚓,分别于7、14d后检测蚯蚓总蛋白含量、乙酰胆碱酯酶(AchE)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性.结果表明:同一玉米品种,同一秸秆添加量处理下,与培养7d相比,培养14d的蚯蚓总蛋白含量下降,AchE、CAT和SOD酶活性提高,GSH-PX酶活性降低.同一培养时间、同一秸秆添加量处理下,与常规相比,Bt玉米培养的蚯蚓SOD活性提高,AchE和GSH-PX活性下降,总蛋白含量和CAT活性无显著变化.表明Bt玉米秸秆处理对蚯蚓总蛋白没有抑制作用,能降低AchE和GSH-PX活性,对CAT没有诱导作用,但在短时间内能诱导蚯蚓SOD酶活性.     

转基因棉花的Bt基因流

通过两年实验检测转基因陆地棉品种间和海岛棉与陆地棉种间的Bt基因流.将转基因陆地棉国抗12号种植在12m×12m的样方内,周围分别种植非转基因陆地棉品种中棉所12号和海岛棉品种新海13号,在离转基因棉花不同距离选取样点,采集非转基因棉花种子,利用标记选择基因、Dot朎LISA和PCR扩增检测Bt基因流.结果表明在0～6m内陆地棉品种间显示较高频率的基因流,随着距离的增加Bt基因流降低,最大可达36m;提高样方内转基因棉花纯度,仅增加0～3m内基因流,对较远距离基因流无影响.海陆种间Bt基因流在0～6m内比陆地棉品种间低,但Bt基因流随距离增加下降幅度小,最远达72m.因此,在小规模转基因棉花环境释放实验,可选用同种不同品种棉花作为缓冲隔离带,并讨论了棉花转基因逃离至我国棉属种类的可能性.     

Bt抗虫棉秸秆还田对土壤养分特征的影响

【目的】研究转基因作物秸秆或残茬还田可能对土壤养分特性造成的影响。【方法】以不同抗虫水平Bt棉花和常规棉花(泗棉3号)为研究材料,分别在经过一、二个生长周期后将秸秆机械粉碎后原位还田,40 d后测定分析土壤中Bt蛋白含量及肥力相关的养分含量变化。【结果】Bt棉秸秆还田后,所有品种棉花土壤中Bt蛋白含量与还田前无显著增加,且转Bt基因棉与非转基因棉还田对土壤Bt蛋白含量的影响并无显著差异。同时,棉秸秆还田可显著提高土壤有机质、速效磷、碱解氮、速效钾、全氮、全磷和全钾含量,提升土壤pH值;增加幅度在不同抗虫水平Bt棉花间及与非转基因常规棉花品种间皆无显著性差异。【结论】秸秆还田对土壤肥力的提升与Bt棉的抗虫水平无关。“转Bt基因”不成为Bt棉秸秆还田提高土壤肥力的限制性因素,其秸秆还田不会对土壤肥力质量产生负面影响,可使土壤养分含量增加,有效提升土壤肥力。秸秆原位还田简单、无害又提升肥力,有条件作为转Bt基因植物秸秆无害化处理的理想方式。     

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。     

不同生育期转Bt基因棉种植对根际土壤微生物的影响

 在盆栽种植条件下,比较研究了两个转Bt基因棉(Gossypium hirsutum)与对照棉对根际土壤细菌、放线菌、真菌和主要功能类群及多样性的影 响差异。结果表明：两个转Bt基因棉根际土壤均可检测到Bt蛋白,且不同转Bt基因棉根系分泌Bt蛋白量以及Bt蛋白在根际土壤中的降解率不同 。与各自对照相比,转Bt基因棉对细菌和真菌生长繁殖有促进作用,对放线菌、好气固氮菌和钾细菌数量没有显著影响。苗期和花期转Bt基因 棉均可显著提高氨化细菌、显著降低无机溶磷菌数量,花期均可显著提高好气纤维分解菌、显著降低有机溶磷菌数量,‘Bt冀668’苗期也可显 著提高好气纤维分解菌数量。转Bt基因棉根际土壤好气纤维分解菌、有机和无机溶磷菌多度发生了变化。尽管功能类群总数转Bt基因棉高于各 自对照常规棉,但群落多样性和均匀度都有所下降,优势集中性表现明显,且花期转Bt基因棉多样性参数值以及功能类群数量的变化幅度大于 苗期。     

转Bt基因棉挥发性气味的化学成分及其对棉铃虫的电生理活性

报道了对转Bt基因棉“GK-12”及其常规棉亲本“泗棉3号”挥发性化学物质的分析结果,以及棉铃虫对Bt棉挥发性化学物质的电生理反应,以期为抗虫棉的生态学和安全性评价提供化学生态学的证据。结果表明,在7～8个真叶期,转Bt基因棉的α-蒎烯和β-蒎烯的相对含量比常规棉高许多,倍半萜烯C和一个含量很低的化合物（该化合物对棉铃虫有电生理活性）是常规棉所没有的。转基因Bt棉的挥发性物质中有9个化合物可引起棉铃虫的触角电位反应。     

高温处理对转基因作物种子Bt蛋白含量的影响北大核心CSCD

转基因作物食品安全问题日益受到社会关注,作物种子作为食物的重要来源之一,转基因作物种子的安全性研究更有待加强。分别利用转Bt基因棉花和玉米品种及非转基因品种种子进行高温处理(55-130℃),并用双抗夹心酶免疫检测方法(ELISA)研究其中的外源Bt蛋白的动态变化过程。结果表明,不同作物种子中的Bt蛋白对高温的耐受程度不同,棉花种子中Bt蛋白较玉米种子耐高温能力强;高温处理条件下,种子中的Bt蛋白在10 min内含量显著下降,其后降解缓慢;130℃以上的高温处理条件下,玉米和棉花种子中的外源Bt蛋白均能显著降解。     

Bt毒蛋白在转Bt基因棉中的表达及其在害虫-天敌间的转移

以常规棉泗棉3号作为对照,采用酶联免疫生测法（ELISA）和室内生物测定法,研究了转Bt基因棉新棉33B和GK-12不同组织器官中Cry1Ac或Cry1Ab毒蛋白的表达及其向靶标害虫（棉铃虫）、非靶标害虫（棉蚜）以及天敌（龟纹瓢虫）的传递和影响。研究结果表明,新棉33B各组织器官中Bt毒蛋白的表达量较高,为79.7～1 390.0 ng/g鲜重,GK-012较低为165～2640 ng/g鲜重。在花盛期,新棉33B各组织器官中Bt毒蛋白的表达量依次为：柱头、花 >子房、花瓣>群尖;而5～7叶期的初展嫩叶、现蕾初期的幼蕾及花铃期的幼铃表达量相当,而且与花盛期群尖的表达量没有明显区别。同样处于花盛期的GK-12,其各组织器官中Bt毒蛋白的表达量依次为：花药>柱头>花瓣>群尖>子房;而5～7叶期的初展嫩叶、现蕾初期的幼蕾及花铃期的幼铃表达量相当,而且与花盛期群尖的表达量没有明显差异。常规对照棉的幼铃、花药、柱头以及子房中痕量Bt毒蛋白的存在可能与传粉昆虫等的活动有关。在转Bt基因棉田采集的棉蚜和棉铃虫老龄幼虫,其体内均可检测到Bt毒蛋白;在新棉33B棉田采集的龟纹瓢虫幼虫和成虫体内也可检测出Bt毒素。当以Bt棉田的棉蚜饲喂龟纹瓢虫时,龟纹瓢虫的生长发育、存活以及繁殖等基本没有受到影响。     

施氮方式对转基因棉花Bt蛋白含量及产量的影响

为研究氮肥运筹对棉花叶片、棉蕾和棉铃不同器官中Bt蛋白含量的影响,2009—2010年,以抗虫杂交棉中棉所72为试验材料,在大田条件下进行了不同基肥：花铃肥：盖顶肥施氮比例（分别为0:0.4:0.6、0.2:0.4:0.4、0.4:0.4:0.2、0.6:0.4:0）的试验。结果表明,施氮方式对棉花不同器官中Bt蛋白含量有明显影响。总体表现为随着氮肥前移,棉花幼嫩器官中Bt蛋白含量呈明显增加的趋势,而老熟器官中Bt蛋白含量呈明显降低的趋势。施氮方式对棉花幼嫩器官中Bt蛋白含量的影响比老熟器官明显,尤其是对幼嫩叶片Bt蛋白含量的影响大于幼小的棉蕾和棉铃器官。抗虫棉采用基肥：花铃肥：盖顶肥为0.4:0.4:0.2的施氮方式,总体能提高前中期棉花器官Bt蛋白的含量,有利于提高其抗虫性能;减少后期棉花器官Bt蛋白的含量,减轻对环境的压力;而且比其余3种施氮方式的籽棉产量和皮棉产量分别增加4.15%—11.24％、3.73%—12.01%。     

转Bt基因及其亲本水稻上褐飞虱对三唑磷和溴氰菊酯的反应

以转Bt基因抗虫水稻T1C-19(含cry1C基因)和T2A-1(含cry2A基因)及其亲本水稻MH63为材料,用20和40 mg·L^-1的三唑磷以及1、3和6 mg·L^-1的溴氰菊酯喷雾分别处理稻株上的3龄褐飞虱若虫,研究了两种农药对转Bt基因抗虫水稻上褐飞虱再猖獗的影响.结果表明： 三唑磷处理对褐飞虱的若虫历期无显著性影响,溴氰菊酯则能显著降低若虫历期,但随着两种药剂处理浓度的升高,若虫的存活率降低、成虫的产卵量增加.在同一浓度农药药剂处理下,3个水稻品种上的褐飞虱若虫发育历期、若虫存活率、初羽雌成虫体质量、产卵量和卵孵化率等生态学参数均没有显著差异.表明褐飞虱在两种转Bt水稻上对三唑磷和溴氰菊酯诱导再猖獗的反应能力与其亲本水稻MH63没有差异.     

The relationship between Bt toxin content and resistance to Sylepta derogata in various transgenic Bt cotton varieties

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.