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     

转Bt基因抗虫棉对亚洲玉米螟抗性的研究

对转Bt抗虫棉苏抗103与GK—22对玉米螟抗性的研究结果显示：(1)用苏抗103嫩叶、簧,花、蕾饲曩第三代玉米螟幼虫,最终幼虫校正死亡率分别达100％、95．83％、83．33％与100％。校正化蛹下降率分别达100％、92．31％、50．07％与100％,校正幼虫成蛾减退率分别达100％、90．92％、0％与100％。(2)人工饲料中加入5个不同浓度苏抗103嫩叶饲喂第二代幼虫,除0．4％浓度,幼虫校正死亡率与成蛹下降率均为100％,0．4％浓度的幼虫期延长20．68％,蛹重下降18．24％,蛹期延长19．79％。(3)人工饲料中加入5个浓度的苏抗103或GK22嫩叶分别饲喂第三代幼虫,苏抗103上幼虫校正死亡率较第二代有所下降,分别为3．04％、-16．68％、28．2％、33．33和75％。GK22上幼虫校正死亡率分别为3．13％、26．89％、45．69％、70．816％和68．09％。其幼虫校正死亡率及幼虫期、蛹期、成虫校正减退率均有随浓度增加而上升的趋势。较亲本棚,对蛹重、雌成虫寿命、单雌产卵量、卵孵化率也有一定程度的影响。上述研究结果表明,苏抗103与GK22影响棉田玉米螟幼虫与蛹的存活与生命力,进而影响其成虫繁殖力而表现出良好抗性。     

江苏沿海农区转Bt基因抗虫棉的研究进展

对当地推广种植的Bt棉进行了9个方面的专题研究,包括：(1)棉花种植结构调整与Bt棉的推广过程,(2)Bt棉应用中存在的问题,(3)Bt棉田靶标和非靶标害虫的发生规律,(4)棉铃虫对Bt棉的为害损失和防治指标,(5)适用于本农区种植的Bt棉品种的筛选与评价,(6)Bt棉不同种植比例对棉铃虫的发生程度的影响,(7)Bt棉田天敌种群的消长动态与原因,(8)Bt棉田主要害虫的监测要点,(9)Bt棉田棉铃虫的协调防治措施。     

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基因抗虫棉的生态风险及治理对策

评述了转Bt基因抗虫棉的生态风险及治理对策。其生态风险主要表现在目标害虫的抗性和对非目标生物群落的变化。目标害虫与转基因抗虫棉的互相作用和抗虫棉杀虫毒素的时空表达方式是目标害虫抗性发展的主要途径。在转基因抗虫棉田中,虽然对目标害虫的防治次数大为减少,但害虫和天敌群落的稳定性仍不如常规棉田,某种次要害虫大发生的可能性较大。认为将转基因抗虫棉纳入综合防治体系并培育更加高效的抗虫棉是治理目标害虫抗性和防止次要害虫上升的重要措施。     

转Bt基因抗虫棉对棉铃虫拒食作用及其机理研究

转Bt基因抗虫棉对 3 ,4,5龄棉铃虫幼虫的抗性表现形式为拒食作用 ,且随幼虫龄期的增加拒食作用明显降低 ,其中对 5龄幼虫的拒食作用很低。取食Bt棉后 ,3 ,4,5龄棉铃虫幼虫中肠消化酶比活力均较对照有所减退 ,且随幼虫龄期的增加减退率明显降低 ,其中对 5龄幼虫减退率最低。由此 ,解释了Bt棉对 3龄及 3龄以上棉铃虫幼虫抗性表现形式、抗性随不同幼虫龄期的差异性 ,及其抗性差异性的消化机理。     

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Bt基因抗虫棉棉盲蝽防治指标研究

2005-2006年,采用田间接虫试验的方法,分别研究了江苏沿海棉区棉盲蝽优势种绿盲蝽和中黑盲蝽对Bt棉的为害与产量损失。结果表明,Bt棉田的被害株率和产量损失均随着接虫量的加大而增加,其对数相关均达极显著水平,直线相关也达显著至极显著水平;Bt棉田棉盲蝽的防治可以若虫数量与被害株率两项指标来把握,2种盲蝽混合种群第2、3、4代虫量推广防治指标分别为百株有2、3龄若虫5头、10头和20头上下;或被害株率依次为3%、8%和15%左右。     

转Bt基因棉田与常规棉田节肢动物群落多样性的比较研究

研究了在棉花生长的早期、中期和后期转Bt(bacillus thuringiensis)基因棉和常规棉两种棉田的节肢动物群落、害虫亚群落和天敌亚群落多样性。结果表明,GK-12未防治区的节肢动物群落多样性指数和害虫亚群落的多样性指数在棉花生长前期和后期要高于泗棉3号未防治区;GK未防治区的天敌亚群落多样性指数在棉花生长后期高于泗棉3号未防治区,在棉花生长的早期和中期,两者的大小没有表现出显著性差异。对影响棉田生态系统3种多样性指数的因子的方差分析表明,棉花品种和化学防治措施的共同作用是影响棉田生态系统节肢动物群落和天敌亚群落多样性指数的主要因子。     

转Bt基因棉田昆虫群落多样性及其影响因素研究

运用群落生态学的方法,研究了转Ｂｔ（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）基因棉田昆虫群落及害虫和天敌亚群落多样性,对多样性及其主要组成成分－物种数、个体数、均匀度、优势集中性进行了通径分析。试验设３个处理：转基因棉自然控制（全生育期不施用任何农药,简称自控田）、转基因棉综合防治（采取综合防治措施,简称综防田）和常规棉自然控制（常规品种,全生育期不施用任何农药,简称对照田）。结果表明：转基     

转基因抗虫棉苗期氮代谢

以3种不同转基因抗虫棉及其亲本对照为材料,研究了盆栽条件下不同品种棉花苗期氮代谢特征。结果表明与非转基因棉花比较,转Bt基因棉Z30叶片内的硝酸还原酶活性、肽酶活性、游离氨基酸含量均没有明显变化,但转氨酶活性显著增加(增幅为14.03%),可溶性蛋白含量显著减少(降幅为26.29%)。双价转基因棉花CCRI41叶片内除可溶性蛋白含量没有明显变化,其它所测指标均发生了显著的改变。双价转基因棉花SGK321叶片内硝酸还原酶活性、转氨酶活性、氨基酸含量没有明显变化,但肽酶活性和可溶性蛋白含量均显著增加(增幅分别为7.01%和121.32%)。随着转入基因的多样化,其可能引发转基因棉花产生的非预期效应更加不确定与复杂。     

转基因棉花对棉铃虫天敌寄生率的影响

采用分期接虫、分期回收法研究常规棉与转基因棉花品种 (系 )上棉铃虫寄生性天敌在不同棉花品种上的寄生作用。结果表明 ,无论是第 2代棉铃虫发生期间还是第 3 ,4代棉铃虫发生期间 ,无论是棉铃虫卵期还是幼虫期 ,转基因棉花品种 (系 )的棉铃虫卵、幼虫寄生率均显著低于常规棉花品种上的寄生率。棉铃虫卵期寄生蜂主要是拟澳洲赤眼蜂 ,幼虫寄生蜂为棉铃虫齿唇姬蜂等。由此看出转基因棉对棉铃虫寄生性天敌存在非亲和性。     

转Bt基因玉米根际微生物和细菌生理群多样性

大田栽培条件下,以转Bt玉米Mon810及其亲本非转基因玉米为研究对象,在玉米的不同生育期测定根际土壤微生物的数量变化,并对细菌群落结构及多样性进行了分析。结果表明,各生育期内Bt玉米与对照相比根际土壤真菌无显著差异,但细菌在抽丝期,放线菌在苗期二者有显著差异。同种细菌功能群的数量变化在Bt玉米和对照各生育期内趋势一致,不同的菌群表现不同。亚硝化细菌、好气固氮菌、氨化细菌和钾细菌的数量变化波动较大,其中Bt玉米和对照相比好气固氮菌的数量在生育期内有5个生育期有显著差异,而氨化细菌、钾细菌和亚硝酸菌仅分别在乳熟期、喇叭口期及拔节期和抽雄期差异显著。好气纤维分解菌和硝化细菌在苗期、拔节期和喇叭口期差异显著,无机磷分解菌在乳熟期和完熟期数量差异显著。整个生育期内3种群落特征参数均保持基本稳定,除乳熟期和完熟期外Bt玉米根际微生物群落特征参数均高于对照。     

盐碱旱地转基因抗虫棉田昆虫群落多样性

棉花是耐干旱和耐盐碱的经济作物。随着土壤的盐碱化和干旱化, 在人口数量和植棉成本剧增的背景下, 我国黄河流域和长江流域棉花种植面积锐减, 棉花种植被迫向滨海盐碱地和内陆及西北干旱地区转移。本文于2013年和2014年在山东东营滨海盐碱地和河北枣强半干旱轻度盐碱地以非转基因棉(‘中棉所49’)为对照, 以转Bt基因棉(‘中棉所79’)为试验材料, 分别作施农药和不施农药处理, 于每年5月初到9月中旬, 调查取样点棉株及地面上害虫及其天敌的种类和数量, 并分析不同施药处理下转基因和非转基因棉田昆虫群落的生物多样性参数差异。结果表明, 施药和不施药转Bt基因棉田昆虫群落和害虫亚群落昆虫的个体总数均低于非转基因棉田, 其中昆虫群落和害虫亚群落个体数在二者之间差异显著; 转Bt基因棉田昆虫群落和害虫亚群落昆虫的多样性指数和均匀度指数均高于非转基因棉田, 而优势集中性指数均低于非转基因棉田, 但差异均不显著。施药条件下两种棉田的昆虫群落和害虫亚群落昆虫个体总数、多样性指数和均匀度指数均低于不施药棉田, 优势集中性指数均高于不施药棉田, 但转基因棉田和非转基因棉田之间无显著差异。表明转基因抗虫棉在盐碱旱地对棉田靶标害虫具有较好的控制作用, 棉田昆虫群落稳定性较高, 昆虫群落对外界的入侵和干扰缓冲能力强, 而化学农药的使用对昆虫群落杀伤力较大, 容易导致某种昆虫的抗性产生和昆虫群落的不稳定, 但比非盐碱旱地棉田昆虫群落生物多样性低, 棉田生态系统更简单。     

黄河流域棉区转Bt基因棉种植对根际土壤微生物数量及细菌多样性的影响

采用传统培养与PCR-DGGE相结合的方法研究了黄河流域棉区4个省份种植的转Bt基因棉在4个生长时期（播种后第30天、第60天、第90天和第120天）的根际土壤微生物数量及细菌多样性.结果表明：同一省份同一生长时期转Bt基因棉根际土壤微生物数量与常规棉相比均无显著差异,其数量主要受不同生长时期影响,而不同省份间主要受地域条件的影响.4个省份转Bt基因棉根际土壤细菌多样性较丰富,同一省份同一生长时期内转Bt基因棉与常规棉根际土壤细菌多样性指数、均匀度和丰富度均无显著差异.不同省份间细菌多样性主要因地域条件而有所不同,但差异较小.     

转Bt基因棉花及其受体品种主要挥发性物质的测定

应用顶空进样气质联机系统（Headspace-GC-MS)测定了转Bt基因棉花及其对照亲本主要挥发性物质。结果表明棉花营养器官和繁殖器官的主要挥发性物质的差异,棉花植株现蕾期前,叶片中挥发性物质以α-蒎烯为主,而现蕾后,蕾、花和铃中主要以β-月桂烯为主。研究初步发现,外源Bt杀虫蛋白表达对棉花自身主要挥发性物质的合成不会造成不利影响。