转Bt基因玉米叶片次生代谢物DIMBOA和酚酸类物质含量的变化

异羟肟酸和酚酸类物质是玉米植株中重要的次生代谢物,可以帮助抵御多种病原菌、害虫、线虫和其它植物的危害。采用HPL C法研究了Bt玉米34B2 4、G30、农大6 1(Nongda6 1)和14 2 6×14 82以及部分相应的非转基因玉米叶片DIMBOA和酚酸类物质含量的变化。试验结果表明,不同玉米品种之间DIMBOA含量的差异很大;各Bt玉米品种叶片的DIMBOA含量普遍低于相对应的非转基因近等基因系。从不同部位的叶片看,玉米幼嫩叶片中的DIMBOA含量普遍较高;不同品种叶片DIMBOA含量的差异主要表现在幼叶之间,而老叶间的差异普遍较小。无论是Bt玉米还是非转基因玉米,随着生长时间的增加,各品种玉米幼苗全株叶片的DIMBOA含量急剧减少;各品种倒1叶的DIMBOA含量也都随着生长期的增加而减少,倒3叶却没有这样的规律。Bt玉米叶片的DIMBOA含量在单一的干旱胁迫或缺氮胁迫下的变化规律与非转基因玉米相似,即单一的干旱胁迫或缺氮胁迫下玉米各部位叶片的DIMBOA含量均显著升高;然而,在干旱和缺氮双重胁迫下,Bt玉米14 2 6×14 82在生长的中后期各部位叶片的DIMBOA含量却低于正常生长条件,明显不同于非转基因玉米的变化规律。与相应的非转基因近等基因系相比,虽然Bt玉米中香草酸和丁香酸的含量没有显著减少,但阿魏酸的含量显著降低。这一结果表     

转10kD玉米醇溶蛋白基因甘薯蛋白质及农艺性状分析

目的:检测转10kD玉米醇溶蛋白基因甘薯蛋白质及农艺性状的变化,初步证明外源目的基因在转基因甘薯中能够表达。方法:以转基因甘薯和非转基因甘薯无菌苗及田间栽培苗为试材,对两者叶片、叶柄、茎、根不同器官醇溶性和水溶性蛋白质含量,以及田间栽培中植株农艺性状的变化作了比较研究。结果:离体培养20d转基因植株根中醇溶性蛋白质含量较对照增加了330.43%,是对照的4.30倍;田间栽培45d转基因植株叶片、茎、根中醇溶性蛋白质含量分别是对照植株的8.38倍、4.60倍、5.19倍,较对照分别高出738.30%、360.26%、418.60%;田间栽培中转基因植株的形态及生长状况分析表明,转基因植株中外源遗传物质的存在对植株生长状况影响不显著。结论:初步证实了转基因甘薯中外源目的基因能够特异表达。     

转Bt基因抗虫玉米HGK60的农艺性状分析

为了确定转Bt cry1Ah抗虫玉米HGK60的自交系及其杂交后代外源基因的遗传表达稳定性和农艺性状,通过实时荧光定量PCR和ELISA分析外源基因的遗传表达稳定性,通过室内外生测和田间性状考量分析农艺性状。荧光定量PCR结果表明Bt cry1Ah基因在玉米的不同组织中可以正常转录,但RNA表达水平存在一定的差异;ELISA结果表明在转基因植株的不同发育时期、不同器官中Cry1Ah的蛋白表达量顺序:雄穗叶片苞叶籽粒花丝穗轴。两地连续三代的田间及室内抗虫性检测结果表明HGK60抗虫玉米对亚洲玉米螟均表现出很好的抗性。性状考量结果表明HGK60抗虫玉米与受体材料对照比较,种子发芽率、生育期、穗行数、穗长、千粒重等农艺性状均无显著差异。通过多年多点田间试验和分子检测结果证明HGK60转基因抗虫玉米中外源基因稳定的遗传和表达,对亚洲玉米螟有很好的抗性,农艺性状与对照材料无显著差异。HGK60转基因抗虫玉米对亚洲玉米螟的良好抗性使其具有很好的产业化应用前景。     

杨树NL-80106转Bt基因植株的获得及抗虫性

通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导将苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis)毒蛋白基因Bt转入杨树NL-80106(美洲黑杨×小叶杨,Populus deltoides×Populus simonii),获得了再生植株.PCR及PCR-Southernblotting的分析结果表明,Bt基因已整合到基因组中.部分转基因植株的杀虫实验表明,转基因植株B45和B64对一龄舞毒蛾(Lymantria dispar Linn.)幼虫有明显抗性,饲喂转基因杨树叶片的幼虫死亡率显著高于未转基因的对照植株.     

转Bt cry1Ah基因抗虫玉米的分子检测及农艺性状分析

利用农杆菌介导法将具有自主知识产权的Bt cry1Ah基因转入玉米自交系综31中,在获得的1 764株转基因植株中筛选获得1株对玉米螟有显著抗性的转基因植株。对该抗性植株进行了室内和田间抗虫性分析及外源基因表达分析,并研究了其杂交后代的农艺性状。结果表明,该转基因植株对亚洲玉米螟田间抗虫性达到高抗水平;外源基因能够正常高效表达,在玉米抽穗期的叶片中Cry1Ah蛋白表达量最高,达到1μg/g鲜重;株高、穗位高、穗长、穗粗等与非转基因对照植株相比差异不大,秃尖长明显短于对照,千粒重及单株产量明显高于对照,这种差异在人工模拟虫害爆发情况下达到极显著水平。     

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.     

转BT+ CPTI基因抗虫棉的种植对土壤根际反硝化菌丰度和多样性影响

摘要:【目的】为评价转基因棉花的种植对根际土壤反硝化细菌丰度和多样性的影响,【方法】以转Bt + CpTI 基因抗虫棉(SGK321)及非转基因亲本棉花石远321(SY321)根际土壤反硝化细菌为研究对象,分别在种植前和棉花的不同生长时期(蕾期、花期、铃期和絮期)取样。采用实时荧光定量PCR方法和末端标记限制性片段多态性(T-RFLP)技术对土壤中反硝化细菌的功能基因nosZ基因进行定量和多样性分析。【结果】结果发现随棉花不同生长时期两种棉花根际土壤中的反硝化细菌丰度均发生显著变化,但变化趋势不同。转基因棉花根际土壤反硝化细菌从种植前的3.12×106 copies/g dry soil一直增加到铃期的2.81×107 copies/g dry soil,增加了8倍。非转基因棉花根际土壤反硝化细菌丰度变化受生长周期影响更为显著,表现为蕾期增加,花期降低,铃期又增加的趋势。典范相关及部分典范相关分析反硝化细菌多样性结果表明其多样性受环境因素pH、硝酸根浓度以及棉花生长时期(蕾期和花期)影响最为显著,但此外棉花品种也起到了非常重要的作用,【结论】反硝化细菌的丰度和多样性既受棉花生长时期的影响,同时也受棉花品种的影响,转基因棉花通过调节根际土壤中的pH 和硝酸根浓度,来影响其多样性和丰度。转Bt + CpTI基因抗虫棉的种植增加了土壤pH,从而导致根际土壤反硝化细菌的多样性和丰度增加。     

机械损伤对Bt玉米化学防御的系统诱导效应

植物在生长过程中形成了抵御机械损伤等外界胁迫的直接和间接防御体系, 并具有明显的系统性特征。Bt (Bacillus thuringiensis)玉米(Zea mays)是全球商品化最快的抗虫转基因作物之一。机械损伤等外界胁迫对Bt玉米和常规玉米化学防御的系统诱导效应是否存在差异是值得探讨的问题。该文以两个不同转化事件的Bt玉米‘5422Bt1’(Bt11)和‘5422CBCL’(Mon810)以及它们共同的同源常规玉米‘5422’幼苗为材料, 对玉米第一叶进行机械损伤处理6 h后, 检测非损伤部位(第二叶和根系)中Bt蛋白含量、直接防御物质丁布(DIMBDA)含量及其调控基因(Bx1、Bx6和Bx9)表达、直接防御物质总酚含量及其调控基因(PAL)表达、直接防御蛋白调控基因(MPI和PR-2a)表达以及间接防御物质挥发物调控基因(FPS和TPS)表达的变化。结果表明, 与健康植株相比, 机械损伤对两个Bt玉米第二叶和根系的Bt蛋白含量均没有显著影响; 机械损伤第一叶只能系统诱导常规玉米‘5422’第二叶中PAL、TPS和根系中PAL、FPS基因的表达, 使得第二叶丁布含量显著增加, 但根中丁布含量及其调控基因Bx6和Bx9基因的表达量明显下降; 而机械损伤能系统诱导Bt玉米‘5422Bt1’第二叶中Bx6、PAL、PR-2a、TPS和根系中Bx6、Bx9、PAL、MPI、PR-2a、TPS基因的表达, 使得第二叶丁布含量明显增加; 对于另一Bt玉米‘5422CBCL’而言, 机械损伤能系统诱导第二叶中Bx9、PAL、PR-2a、TPS和根系中Bx6、PAL、MPI、TPS基因的表达, 使得根系的总酚含量显著增加。由此可见, 机械损伤对两个Bt玉米化学防御反应的系统诱导作用均强于常规玉米‘5422’, 说明在机械损伤的系统诱导防御过程中, 人工导入抗性(Bt基因)与自身化学防御过程之间的互作关系是协同的。     

转cry1Ab基因抗虫水稻的田间试验

采用农杆菌介导的遗传转化技术, 将Bt基因cry1Ab导入三系恢复系明恢63获得了一批抗虫性及农艺性状较好的转基因纯合株系。研究中, 进一步检测了这些纯合株系的拷贝数、Bt蛋白含量、抗虫性及主要农艺性状。结果显示: 5个转基因纯合株系均为单拷贝; 纯合株系T_1Ab-10及其杂种的Bt蛋白含量最高; 人工接虫和自然感虫试验中, T_1Ab-10对二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟均表现高度抗性; 喷药试验中, 阳性植株与阴性植株、对照植株的主要农艺性状均没有显著差异。这说明转cry1Ab基因纯合株系T_1Ab-10具商品化潜力, 可作基因聚合材料。     

淹水解除后玉米幼苗形态及光合生理特征恢复

以郑单958为试验材料,在盆栽条件下研究了淹水及淹水解除后玉米幼苗根系、叶片形态、光合生理及植株的恢复生长.结果表明:(1) 淹水总体上抑制玉米幼苗根系生长,短期淹水(7d)导致根系总长度、根系表面积、根系体积均显著降低,随着淹水时间延长(14d)玉米根系产生大量不定根,使得根系总长度、根系表面积、根系体积显著升高(P＜0.01);(2)淹水条件下叶片生长同样受到抑制,玉米叶面积、叶型指数和可见叶片数均显著下降;(3)淹水条件下玉米幼苗的光合性能下降,光合色素总含量降低,但短期淹水(7d)后叶绿素a/b值提高;气孔限制(Ls)是淹水7d植株光合速率下降的主要因素,而非气孔限制则是淹水14d植株光合速率下降的主要因素.(4)淹水处理7d、14d后的玉米幼苗均能够恢复生长,但恢复生长速率随淹水时间延长而降低;在恢复生长过程中,光合生理指标恢复早于形态恢复,强光对于淹水后幼苗恢复生长具有明显的抑制效应.     

Bt玉米秸秆分解对土壤酶活性和土壤肥力的影响

通过室内实验,研究了Bt玉米34B24和同源常规品种34B23、Bt玉米农大61和常规品种农大3138秸秆分解对土壤酶活性和土壤肥力的影响.结果表明,与34B23处理相比,34B24处理的土壤蛋白酶和酸性磷酸酶活性在观测期没有显著差异;7d时土壤脱氢酶活性显著提高,1、4、60和7d土壤蔗糖酶活性显著提高;30d时土壤脲酶活性显著提高,4d和7d时则土壤脲酶活性显著降低.2个Bt玉米处理和2个常规玉米处理的土壤酶活性也在某些时间有显著差异.秸秆分解90d后,34B24处理比34B23处理.显著降低了土壤速效磷和速效钾含量.以上差异与不同秸秆的化学构成有关,Bt基因的转化过程可能会影响受体作物秸秆的化学成分.应建立不同土壤类型土壤酶活性的标准分级体系,以便科学评价Bt玉米秸秆分解对土壤质量的影响.     

转Bt基因抗虫玉米对亚洲玉米螟幼虫取食行为的影响

室内研究了转cry1Ab杀虫蛋白基因的Bt抗虫玉米MON81 0和Bt1 1对亚洲玉米螟Ostriniafurnacalis初孵幼虫和3龄幼虫的取食行为、取食选择性和存活率的影响。在48h的非选择性试验中玉米螟初孵幼虫在MON81 0和Bt1 1玉米心叶组织上的幼虫取食率随时间的增加而下降,在对照玉米上的幼虫取食率随时间的增加而上升,两者间差异极显著。初孵幼虫接虫到MON81 0和Bt1 1玉米叶片48h的累计死亡率分别为67 .5 %和47 .5 % ,而在对照玉米上死亡率均为0. 3龄幼虫在Bt和非Bt玉米穗轴组织上的幼虫取食率随时间的增加呈上升趋势,第48h时在Bt和非Bt玉米上的幼虫取食率分别达到77 5 %和1 0 0 % ,差异极显著。选择性试验中,第4～48h内,初孵幼虫在Bt玉米上的幼虫取食率呈下降趋势,第48h时MON81 0和Bt1 1与各自非Bt对照的组合中初孵幼虫的累计死亡率分别为2 5 .0 %和1 7. 5 % ,二者差异不显著。3龄幼虫在Bt玉米和非Bt玉米上的幼虫取食率均随时间的延长而增加,但在非Bt玉米的幼虫取食率增加速度快,与Bt玉米差异极显著。Bt玉米对玉米螟幼虫取食有抑制和忌避作用。     

转Bt基因玉米对甜菜夜蛾幼虫存活和发育的影响

在室内测定了2种转Cry1Ab基因的Bt玉米MON810和Bt11不同组织对甜菜夜蛾 Spodoptera exigua （Hübner）初孵幼虫以及心叶对4龄幼虫存活和发育的影响,在田间比较了甜菜夜蛾幼虫取食Bt 和非Bt玉米雌穗的存活和为害情况。结果表明,转Cry1Ab基因的Bt玉米的不同组织对甜菜夜蛾初孵幼虫都具有明显的杀虫活性,取食Bt玉米心叶、苞叶、籽粒时甜菜夜蛾均在幼虫期死亡; 取食MON810和Bt11雄穗的初孵幼虫化蛹率分别为5.2%和2.1%,羽化率为2.1%和1.0%;取食MON810和Bt11花丝的初孵幼虫化蛹率分别为1.0%和2.1%,但不能羽化。4龄幼虫取食MON810玉米心叶的化蛹率与对照差异不显著,而取食Bt11的化蛹率与对照差异显著; 取食两种Bt玉米心叶的４龄幼虫化蛹后的雌、雄蛹重和羽化率与对照组差异显著,但蛹期和平均单雌产卵量差异不显著,虽然对照组羽化的成虫平均产卵量高于Bt玉米组。田间接种初孵幼虫10 天后的调查结果表明,在MON810和Bt11玉米花丝上幼虫存活率分别为1.3%和0.3%, 而对照组分别为12.9%和16.2%;MON810和Bt11玉米雌穗被害率分别为18.3%和5.0%,而对照组分别为93.3%和95.0%,均显著低于对照组。     

松嫩草地全叶马兰夏季与秋季光合及蒸腾作用的比较

在生长季晴天条件下,夏季和秋季松嫩草地全叶马兰的光合,蒸腾作用的日变化均为双峰曲线,但不同季节有所差异,夏季日均净光合速率与蒸腾速率均高于秋季,光合和蒸腾作用与环境因子的植物内部因子之间有密切关系。分析表明,叶片净光合速率与有效光辐射呈极显著相关,与气孔阻力,胞间CO2呈负相关;蒸腾速率与有效光辐射呈极显著相关,与叶温,饱和差呈正相关,与气孔阻力,胞间CO2浓度呈负相关,有效光辐射是影响光合和蒸腾作用诸因子中的主导因子,而气孔阻力变化则在调节光合和蒸腾中起着重要作用,蒸腾速率午降主要由于光辐射强,叶温高,湿度低,植物体缺水,气孔部分关闭所致。     

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.
     

棉花缺钾引起的形态和生理异常

随着棉花新品种特别是转Bt(Bacillus thuringiensis)基因抗虫棉应用于生产和单位面积产量不断提高,棉花缺钾现象在许多植棉国家已越来越普遍和严重。棉花缺钾症状通常首先表现在棉株中下部的老叶上,但近年来也发现症状首先表现在中上部嫩叶上的状况。缺钾导致棉花生育异常,突出表现为叶面积系数,光合速率和于物质生产降低,但比叶重提高、棉花早熟。土壤供钾不足,钾吸收受抑,高产转基因棉花品种的应用以及不良环境因子的胁迫等是导致缺钾的重要原因。缺钾时单叶光合速率的下降主要是叶片气孔导度降低、叶绿素含量减少、叶绿体超微结构受损、光合产物运转不畅、RuBP羧化酶活性降低等所致。群体光合能力的下降则源于单叶光合速率降低和叶面积系数下降。棉株上部功能叶的叶片和叶柄中的K^ 含量可作为缺钾的诊断指标。     

A coupled model of stomatal conductance, photosynthesis and transpiration

A model that couples stomatal conductance, photosynthesis, leaf energy balance and transport of water through the soil–plant–atmosphere continuum is presented. Stomatal conductance in the model depends on light, temperature and intercellular CO₂ concentration via photosynthesis and on leaf water potential, which in turn is a function of soil water potential, the rate of water flow through the soil and plant, and on xylem hydraulic resistance. Water transport from soil to roots is simulated through solution of Richards’ equation. The model captures the observed hysteresis in diurnal variations in stomatal conductance, assimilation rate and transpiration for plant canopies. Hysteresis arises because atmospheric demand for water from the leaves typically peaks in mid‐afternoon and because of uneven distribution of soil matric potentials with distance from the roots. Potentials at the root surfaces are lower than in the bulk soil, and once soil water supply starts to limit transpiration, root potentials are substantially less negative in the morning than in the afternoon. This leads to higher stomatal conductances, CO₂ assimilation and transpiration in the morning compared to later in the day. Stomatal conductance is sensitive to soil and plant hydraulic properties and to root length density only after approximately 10 d of soil drying, when supply of water by the soil to the roots becomes limiting. High atmospheric demand causes transpiration rates, LE, to decline at a slightly higher soil water content, θ_s, than at low atmospheric demand, but all curves of LE versus θ_s fall on the same line when soil water supply limits transpiration. Stomatal conductance cannot be modelled in isolation, but must be fully coupled with models of photosynthesis/respiration and the transport of water from soil, through roots, stems and leaves to the atmosphere.     

Feeding behavior of neonate Ostrinia nubilalis (Lepidoptera: Crambidae) on Cry1Ab Bt corn: implications for resistance management

The European corn borer, Ostrinia nubilalis (Hübner) (Lepidoptera: Crambidae), is an economically important insect pest of corn, Zea mays L., in the United States and Canada. The development of genetically modified corn expressing genes derived from Bacillus thuringiensis (Bt) that encodes insecticidal crystalline (Cry) proteins has proven to be effective in controlling this insect. To assess the feeding behavior of neonate O. nubilalis on Bt corn, we examined differences in feeding behavior, based on presence of plant material in the gut, between Cry1Ab Bt corn and non-Bt near isoline corn for four intervals over a 48-h period. Feeding experiments revealed that there was significantly less feeding on Bt corn compared with non-Bt near isoline corn. The behavior of neonates on the plant corresponded with the differences in feeding on the two corn lines. The findings also showed that > 50% of the larvae initially left the plant before there was evidence in the gut of feeding regardless of whether the source was Bt or non-Bt corn. A higher quantity of plant material was found in the gut of larvae recovered from leaves of non-Bt compared with Bt corn. At the end of 48 h among the larvae that had left the plant, a greater proportion from Bt corn had plant material in the gut than did those from non-Bt corn.     

Relative growth rate, biomass allocation pattern and water use efficiency of three wheat cultivars during early ontogeny as dependent on water availability

We have investigated the water use efficiency of whole plants and selected leaves and allocation patterns of three wheat cultivars (Mexipak, Nesser and Katya) to explore how variation in these traits can contribute to the ability to grow in dry environments. The cultivars exhibited considerable differences in biomass allocation and water use efficiency. Cultivars with higher growth rates of roots and higher proportions of biomass in roots (Nesser and Katya) also had higher leaf growth rates, higher proportions of their biomass as leaves and higher leaf area ratios. These same cultivars had lower rates of transpiration per unit leaf area or unit root weight and higher biomass production per unit water use. They also had higher ratios of photosynthesis to transpiration, and lower ratios of intercellular to external CO₂ partial pressure. The latter resulted from large differences in stomatal conductance associated with relatively small differences in rates of photosynthesis. There was little variation between cultivars in response to drought, and differences in allocation pattern and plant water use efficiency between cultivars as found under well-watered conditions persisted under dry conditions. At the end of the non-watered treatment, relative growth rates and transpiration rates decreased to similar values for all cultivars. High ratios of photosynthesis to transpiration, and accordingly high biomass production per unit of transpiration, is regarded as a favourable trait for dry environments, since more efficient use of water postpones the decrease in plant water status.