转双抗虫基因741杨的抗虫效应及其规律研究

通过室内饲虫试验 ,应用昆虫的总死亡率、各龄期死亡率、各龄历期及发育速率、昆虫体重增长速率等指标 ,测定了转双抗虫基因 74 1杨的抗虫性。研究结果表明 ,转基因抗虫杨不同株系对昆虫的致死效应有显著差异 ;不同昆虫种类和同一昆虫幼虫的不同龄级对转基因杨株系的敏感性有明显差异 ,4种测试昆虫的敏感性强弱依次为 :杨小舟蛾 >美国白蛾 >杨扇舟蛾 >舞毒蛾 ,随着昆虫幼虫龄级的增加 ,昆虫对转基因杨株系的敏感性逐渐降低 ;高抗虫株系主要表现为对低龄幼虫的强致死作用 ,中等抗虫株系表现为对各龄幼虫稍低的但是持续的致死效应 ;各转基因杨株系对测试昆虫的生长和发育都有明显抑制作用 ,可导致昆虫的发育历期延长、发育速率和体重增长速率降低。     

转基因741杨节肢动物群落主要害虫及天敌的动态变化

在时间序列过程中,转基因741杨对目标害虫鳞翅目食叶害虫表现出持续的抗性,其数量明显减少,高抗和中抗741杨之间差异不大.研究表明,转基因741杨对目标昆虫和非目的植食性害虫存在负效应,而对天敌和中性节肢动物组成和发生无明显负作用.因而在制定害虫综合治理策略和途径上宜采取与对照741杨不同的措施,抗性株系应以生态调控为主.     

转不同rol基因741杨株系相关性状比较分析

对已转入rolB、rolC基因741杨株系进行分子检测,并对其根系生长状况、苗高、叶绿素a和b、叶绿素荧光以及内源激素等指标进行测定。结果表明,转rolB、rolC基因741杨各株系发根率、发根量均高于未转基因对照。转rolB基因741杨株系苗高与对照无显著差异,叶绿素a、b含量上升,Fv/Fm、PI值下降,IAA、ZT含量上升,ABA含量下降。转rolC基因741杨各株系顶端优势减弱,植株矮化,叶绿素a、b含量降低,Fv/Fm、PI值下降,IAA、ZT、ABA含量上升。总体比较,转rolB基因741杨株系生根率,叶绿素a、b含量,PI值、ZT和IAA含量均高于转rolC基因741杨株系。     

转单、双Bt基因741杨外源基因表达和抗虫性比较

【目的】研究联合使用两种或两种以上的抗虫基因的抗虫效果, 同时鉴定并筛选出转双Bt基因741杨对鳞翅目和鞘翅目害虫有较强抗性的株系。【方法】选取转三基因（Cry3Aa+Cry1Ac+API）741杨8个株系、 转双基因（Cry1Ac+API）741杨1个株系和转单基因（Cry3Aa）741杨3个株系为试材, 从外源基因PCR检测、 毒蛋白表达和抗虫性三方面对转基因株系进行对比分析。【结果】经PCR扩增后各转基因株系出现了预期的电泳条带。ELISA蛋白检测显示转基因株系中都有与所含基因相应的Bt杀虫蛋白表达。用转基因株系新鲜叶片进行柳蓝叶甲Plagiodera versicolora和美国白蛾Hyphantria cunea室内饲虫实验表明： 转入不同抗虫基因的杨树对昆虫的抗性具有选择性, 对非靶标昆虫没有毒杀作用。转双Bt基因741杨具有双抗性, 不同转基因株系表现出高中低的抗性水平： 在对柳蓝叶甲的抗性上, 筛选出的其中5个高抗株系（pCCA1, pCCA2, pCCA5, pCCA6和pCCA9）的抗性水平明显比含Cry3Aa单Bt基因的3个高抗株系（pCC11, pCC53和pCC84）高; 在对美国白蛾的抗性上, 有7个株系（pCCA2~pCCA7和pCCA9）的抗性水平与含Cry1Ac单Bt基因株系（pB29）表现一致, 只有1个株系（pCCA1）对美国白蛾表现出了极低的抗性。【结论】多个抗虫基因在741杨上的联合使用, 不仅扩大了抗虫谱, 其中的高抗株系还具有了更高的抗虫能力, 有效地发挥了基因的叠加效应。     

转双抗虫基因741杨节肢动物群落营养结构及生态位变化

转双抗虫基因741杨（简称转基因741杨）节肢动物群落中,基位物种的植食性昆虫丰富度显著降低,但中性节肢动物丰富度却明显增加.高抗和中抗的节肢动物群落中位物种和顶位物种较之对照有所增多.转基因741杨节肢动物群落的害虫功能团,其优势状况,与对照相比有所改变：天敌优势度高于对照,中性节肢动物丰富度增加,并在天敌-害虫的营养链中起着重要的调控作用.鳞翅目害虫的空间生态位宽度最小,其它各功能类群的生态位宽度较大;捕食性和寄生性天敌与鳞翅目害虫的生态位重叠均较小,而与腐生和游逛种类的生态位重叠较大;各类害虫之间、捕食性天敌与寄生性天敌之间亦存在激烈竞争.转基因741杨对寄生性天敌和捕食性天敌在利用时间资源上有正作用.各种功能类群的时-空二维生态位宽度和生态位重叠均不如单维生态位宽度和生态位重叠值大,但抗性株系天敌类群对环境的适应性优于对照.     

‘741杨’D2类细胞周期蛋白基因的克隆及功能鉴定

D类细胞周期蛋白(D-type cyclin,CYCD)调控细胞周期G1/S期转变。CYCD与细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)结合形成CYCD/CDK复合物,被激活的CYCD/CDK复合物通过磷酸化下游细胞周期响应因子调控细胞周期有序进行,进而影响植物的生长发育。该研究以‘741杨’为实验材料,成功鉴定得到1个D2类细胞周期蛋白基因(PtoCYCD2;1)。研究表明:(1)实时定量PCR(qRT-PCR)显示,PtoCYCD2;1基因在根、茎、叶、叶柄、树皮和木质部中均有表达,在叶中的相对表达水平最高。(2)亚细胞定位表明PtoCYCD2;1蛋白定位于细胞核。(3)与野生型(Wild-Type poplar,WT)相比,过表达PtoCYCD2;1基因的‘741杨’出现株高降低,茎直径减小,叶片明显下卷的表型。(4)扫描电镜分析(SEM)显示,转基因杨树叶片的上表皮细胞平均面积变小,细胞数量增多;树脂切片结果显示与WT相比,转基因杨树叶片的栅栏组织和海绵组织的细胞间隙疏松。(5)qRT-PCR结果显示,转基因杨树中细胞周期调控基因CDKA;1、CDKB1;1和CDKB2;1的表达水平显著上调,植物成视网膜细胞瘤相关蛋白1(retinoblastoma-related protein1,RBR1)基因、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制因子(kip-related protein,KRP)基因的表达水平显著下调。该研究结果为进一步研究木本植物CYCD2基因的功能奠定了基础。     

一种快速有效的741杨离体叶片再生芽方法

在对杂交品种741杨(Populus alba(P.davidiana×P.simonii)×P.tomentosa)进行农杆菌介导法转基因的试验中发现了一种快速有效的叶片再生芽的方法.首先叶片外植体在培养基Ⅰ(MS培养基添加0.5 mg/L BA和1.0 mg/L 2,4-D)上培养2～3 d,再转移到培养基SH(MSmedium containing 2.0 mg/L of BA and 0.1 mg/L of NAA)上培养10 d,然后再转移到培养基Ⅱ(MSmedium with 0.5 mg/L of BA)上,培养大约5 d之后86.7%的叶片外植体产生的芽,每片叶片外植体(1 cm×1 cm)可产生40～50个芽.但是,如果叶片外植体在培养基Ⅰ上培养的时间长于5 d,再依次转移到培养基SH和Ⅱ上,则叶片会产生大量根.     

光胁迫下杂种杨无性系光合生理生态特征的研究

以气体交换测定结合合绿素荧光技术对几个杂种杨新无性系有自然光胁迫下的光合生理生态特性进行了分析。８月ＣＯ２气体交换测定显示,中午存在明显的光合作用下降现象,同时某些无性系午的气孔导度也有不同程度下降。叶绿素荧光分析显示,强光胁迫会影响光合作用的原初光反应过程,光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）反应中心的最大光化学量子产率,有效光化学量子产率等反光系统Ⅱ反应中心活性的参数值在中午均比早晨低,与此同时,光系统Ⅱ反应中     

光胁迫下杂种杨无性系光合生理生态特性的研究

以气体交换测定结合叶绿素荧光技术对几个杂种杨新无性系在自然光胁迫下的光合生理生态特性进行分析。８月ＣＯ２气体交换测定显示,中午存在明显的光合作用下降现象,同时某些无性系中午的气孔导度也有不同程度下降。叶绿素荧光分析显示,强光胁迫会影响光合作用的原初光化学反应过程,光系统Ⅱ（ＰＳＩＩ）反应中心的最大光化学量子产率,有效光化学量子产率等反映光系统Ⅱ反应中心活性的参数值在中午均比早晨低。与此同时,光系统Ⅱ反应中心的非光化学淬灭上升,他是光系统Ⅱ反应中心的一种自我保护机制。参数（Ｆｍ－Ｆｍｒ）／Ｆｍｒ、１—ｑｐ／ｑＮ和（Ｆ’ｍ－Ｆ）／Ｆ’ｍ可以反映各个无性系发生光抑制的可能性大小。由此计算出的各无性系发生光抑制的可能性排列次序与气体交换法测定的结果是一致的。     

靶标昆虫杨扇舟蛾对转Bt基因741杨胁迫效应的SSR分析

应用SSR分子标记技术,研究了以不同抗性转基因741杨为食物的杨扇舟蛾实验种群的遗传分化,探讨以转Bt基因杨树作为食物对靶标昆虫的胁迫效应.利用筛选出的10对引物,分别对经取食转基因741杨高抗品系‘Pb29’、中抗品系‘Pb17’及未转基因杨(对照)筛选出的杨扇舟蛾实验种群进行遗传多样性和遗传分化研究.结果表明: 10对引物共检测到76条等位基因,平均等位基因7.6个,平均有效等位基因为2.2,平均观测杂合度为0.5167,平均期望杂合度为0.5167,平均多态位点百分率达96.7%.经取食转基因741杨筛选出的杨扇舟蛾实验种群的遗传多样性水平显著高于未转基因种群,且取食转基因741杨的杨扇舟蛾与CK样本间的遗传相似性最低,表明经取食转Bt基因杨树的杨扇舟蛾实验种群遗传多样性有增高趋势.基于SSR分析,转基因741杨对杨扇舟蛾实验种群的胁迫筛选效应明显.     

转双抗虫基因杂种741毛白杨的研究

用部分改造后的苏云金芽孢杆菌 (Bt)杀虫蛋白基因和慈菇蛋白酶抑制剂 (API)基因A构建了植物表达载体。然后通过根癌土壤杆菌 (Agrobacteriumtumefaciens (SmithetTownsend)Conn .)介导将此表达载体上的双抗虫基因转入杂种 741毛白杨 [PopulusalbaL .× (P .davidianaDode P .simoniiCarr.)×P .tomentosaCarr.]获得了一批抗卡那霉素的转化再生植株。用杨扇舟蛾 (Closteraanachoreta (Fabricius) )进行虫试的结果表明有 3株抗虫杨树 ,其中有1株杨树的叶片可使试虫在 6天内的死亡率达 90 %以上 ,而且存活幼虫的生长发育受到了明显的抑制。PCR检测及基因组DNASouthern杂交分析的结果都表明Bt杀虫蛋白基因和API基因已整合到以上 3株抗虫杨树的基因组中 ,而且表现为单拷贝整合。用Bt毒蛋白抗血清进行滤膜免疫反应及ELISA检测结果表明 3株转基因杨树都有Bt杀虫蛋白的表达 ,表达量约占叶总可溶性蛋白的 0 .0 15 %。这是国内外首次报道用双抗虫基因获得的抗虫 741毛白杨植株。     

温度对转基因741杨抗虫性的影响

在不同温度下测定转基因741杨的抗虫性,发现转抗虫基因741杨的抗虫性与温度密切相关．随着温度的升高,舞毒蛾幼龄幼虫的总死亡率、累计死亡率均明显升高,且随着昆虫龄级的增加,幼虫对转基因株系和温度的敏感性逐渐降低．温度对取食对照株系的昆虫生长发育有促进作用．温度高,舞毒蛾幼虫的生长发育明显加快,历期缩短,各龄期体重、排粪量增长快,而以转基因杨饲喂的昆虫发育进度随温度变化差异不显著．对1998～2000年温度资料和相应的杨扇舟蛾死亡率建立了回归方程,各高抗和中抗株系的温度-昆虫死亡率曲线均表现为明显的回归关系．     

旋扭山绿豆（Desmodium intortum）营养器官的形态解剖特点与高固氮、耐阴和水土保持的关系

旋扭山绿豆（Ｄｅｓｍｏｄｉｕｍｉｎｔｏｒｔｕｍ）不仅是营养价值高的牧草,而且是耐阴、高固氮和适于水土保持的植物。本植物由主根、各级侧根和不定根组成庞大的根系．各种根都可长出根瘤。其根瘤形成时间较早．数量较多．８５％以上为有效根瘤．类菌体力棒形．茎半匍匐,分枝多,复盖面积大,节及节间都能产生不定根。其叶较薄．气孔较少．叶绿体较大．其内淀粉粒少．基粒片层较丰富,因而能耐阴、在２０％遮阴下生长最好。     

木本植物对汞耐性的研究

土培与水培相结合的模拟试验结果表明:当年生木本植物对汞具有较强的耐受性,并依不同种而呈现差异。其中加拿大杨>晚花杨>旱柳>辽杨。加拿大杨体内汞的耐受阈值约为95—100ppm,每株体内最大汞吸收积累总量约为6779μg。超过耐受限度,植物生长发育将出现显著抑制伤害。根细胞壁对汞的亲合吸附,根系脱氢酶活性的提高,以及过氧化物同工酶含量与谱带的增加可直接或间接地有助于植物对汞耐性的增强。     

SHADE TOLERANCE AND ITS EFFECT ON THE SEGREGATION OF TWO SPECIES OF LOUISIANA IRIS AND THEIR HYBRIDS

Iris fulva Ker. Gawler and Iris hexagona Walter have overlapping geographic ranges in Louisiana. In areas of overlap hybrids are fairly common. Iris hexagona occupies the borders of freshwater marshes of southern Louisiana while I. fulva can be found farther north along edges of natural levees, canals and swamps. Where the natural levee penetrates the marsh, natural hybridization can occur between I. hexagona and I. fulva. It has been suggested that one principal explanation for the segregation of the two species is that I. fulva grows best in semishade and I. hexagona grows best in full sun. A greenhouse study was conducted using rhizomes collected from the field to test this hypothesis and determine the relative shade tolerance of two natural hybrid types. Iris fulva, I. hexagona, and the two hybrid taxa were grown under 0% (control), 50% (medium shade), and 80% (high shade) reduction of sunlight for 6 months and then harvested. Iris fulva was found to be more tolerant of shading than I. hexagona and the two hybrids. Further, I. fulva was found to grow as well in control as in medium shade. Both hybrid taxa were more shade tolerant than I. hexagona. Iris hexagona was greatly affected by all levels of shade. In general, the results suggest that these hybrids are intermediate to the parental taxa in terms of shade tolerance.