转Bt基因玉米根际土壤及秸秆残体中Cry1Ab蛋白含量动态

采用ELISA法研究了田间种植条件下转Bt基因玉米MON810生育期根际土壤及还田秸秆中Cry1Ab蛋白的田间残留降解动态,并分别用移动对数模型、指数模型和双指数模型对秸秆分解释放Cry1Ab蛋白的田间降解动态进行拟合,估算了DT5o和DT90值.结果表明:Bt玉米不同生育期根际土壤中Cry1 Ab蛋白含量差异较大,但总体随生育期的延长而显著降低.收获后地表覆盖和埋入土壤两种秸秆还田方式下,秸秆中Cry1Ab蛋白在土壤中的降解规律基本一致,均呈现前期大量快速降解,中后期极少量稳定降解两个阶段.秸秆还田7d内,地表覆盖处理的Cry1Ab蛋白降解率均极显著高于埋入土壤处理;10 d时两处理的降解率基本一致,分别为88.8％和88.6％;20 d后,两处理秸秆中Cry1Ab蛋白的降解日趋缓慢;至180 d时仍能检测到少量的Cry1Ab蛋白.3种模型均能较好地反映秸秆中Cry1Ab蛋白的田间降解规律,从相关系数(R)及DTgo值与实测值的吻合程度来看,双指数模型最优.     

不同还田方式对Bt玉米秸秆中Bt蛋白田间降解的影响

采用网袋法在田间研究了Bt（Bacillus thuringiensis）玉米(Zea may)1246×1482和H9235Bt/RR秸秆中Bt蛋白的降解动态,并应用移动对数模型进行拟合及估算DT₅₀和DT₉₀,探讨不同还田方式对降解的影响。结果表明:1246×1482和H9235Bt/RR秸秆中Bt蛋白在埋入土壤和地表覆盖2种还田方式下均能在7 d内降解90%以上,但还田180 d时仍能检测到占初始含量0.004%～0.069%的Bt蛋白;不同还田方式并没有显著影响到1246×1482秸秆中Bt蛋白的降解过程,其埋入土壤和地表覆盖处理的DT₅₀分别为0.90 d和0.79 d,DT₉₀则分别为3.45 d和5.03 d;但不同还田方式影响了另一Bt玉米H9235Bt/RR秸秆中Bt蛋白的降解过程,在秸秆还田前期,埋入土壤处理下Bt蛋白的降解比地表覆盖处理慢,其埋入土壤和地表覆盖处理下Bt蛋白降解的DT₅₀分别为6.80 d和0.54 d,DT₉₀则分别为21.76 d和7.12 d。由此可见,2个Bt玉米品种秸秆中Bt蛋白在2种还田方式下均能快速降解,不同还田方式只影响到H9235Bt/RR秸秆中Bt蛋白的田间降解,使得地表覆盖处理下Bt蛋白的降解比埋入土壤处理快。     

转Bt基因玉米根际土壤及秸秆残体中

采用ELISA法研究了田间种植条件下转Bt基因玉米MON810生育期根际土壤及还田秸秆中Cry1Ab蛋白的田间残留降解动态,并分别用移动对数模型、指数模型和双指数模型对秸秆分解释放Cry1Ab蛋白的田间降解动态进行拟合,估算了DT₅₀和DT₉₀值. 结果表明: Bt玉米不同生育期根际土壤中Cry1Ab蛋白含量差异较大,但总体随生育期的延长而显著降低. 收获后地表覆盖和埋入土壤两种秸秆还田方式下,秸秆中Cry1Ab蛋白在土壤中的降解规律基本一致,均呈现前期大量快速降解,中后期极少量稳定降解两个阶段. 秸秆还田7 d内,地表覆盖处理的Cry1Ab蛋白降解率均极显著高于埋入土壤处理;10 d时两处理的降解率基本一致,分别为88.8%和88.6%;20 d后,两处理秸秆中Cry1Ab蛋白的降解日趋缓慢;至180 d时仍能检测到少量的Cry1Ab蛋白. 3种模型均能较好地反映秸秆中Cry1Ab蛋白的田间降解规律,从相关系数(R)及DT₉₀值与实测值的吻合程度来看,双指数模型最优.     

Bt作物秸秆还田对土壤生态系统的影响研究进展

随着Bt作物种植面积的逐年增加, 人们对Bt作物释放后潜在的安全性也越来越关注。Bt作物释放的Bt蛋白可以主要通过秸秆还田方式进入土壤进而可能会对土壤生态系统造成影响。本文综述了Bt作物秸秆还田释放的Bt蛋白在土壤中的降解及对土壤生态系统影响的研究进展。重点阐述了①Bt作物秸秆还田释放的Bt蛋白在土壤中的降解; ②Bt作物秸秆还田对土壤微生物的影响; ③Bt作物秸秆还田对土壤动物的影响; ④Bt作物秸秆还田对土壤酶活性的影响; ⑤Bt作物秸秆还田对土壤养分含量的影响。从而为Bt作物秸秆还田对土壤环境的生态风险评价提供参考。     

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.
     

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.     

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.     

大田环境下转Bt基因玉米对土壤酶活性的影响

在大田自然条件下,比较研究了转Bt基因玉米和非转基因亲本玉米在种植和秸秆分解时对土壤酶活性影响的差异。结果表明,与亲本非转基因玉米相比,在各生育期内种植转Bt玉米对土壤蛋白酶和土壤脲酶活性均没有显著影响;在喇叭口期和抽雄期,土壤蔗糖酶和土壤酸性磷酸酶活性显著提高。在秸秆还田后,两种玉米秸秆对土壤酸性磷酸酶活性的影响没有显著差异,但使用转Bt玉米秸秆的土壤蔗糖酶、土壤脲酶和土壤蛋白酶的活性则有显著提高。与亲本玉米相比,在所有观测期内,种植Bt玉米及秸秆还田对土壤酶活性的影响,在影响的幅度及趋势上随玉米生育期和土壤酶种类的不同而产生差异,但没有观测到显著不利影响;商业化Bt玉米的环境释放仍有待长期定位观测和评价。     

转Bt基因作物Bt毒蛋白在土壤中的安全性研究

商业化的转Bt基因作物获准在田间大面积种植,使其释放的Bt毒蛋白对土壤生态系统的生态风险性问题成为人们关注的焦点,本文综述了转Bt抗虫作物以植株残体、根系分泌物、花粉等形式释放的Bt毒蛋白通过田间耕作等方式进入土壤后的一些安全性问题,包括土壤活性颗粒对Bt毒蛋白的吸附作用。Bt毒蛋白在土壤中的杀虫活性、存留,土壤微生物对Bt毒蛋白的降解作用以及Bt毒蛋白对土壤生物的影响等。     

转Bt基因作物杀虫蛋白土壤残留及检测研究进展

随着转Bt基因作物的大面积推广和应用,其释放的毒蛋白在土壤中的残留及对土壤生态系统的影响等问题已经成为人们关注的热点。国内外学者们通过室内构建大田模拟模型的方法对土壤中残留的Bt毒蛋白进行了研究,并取得了显著的进展。土壤是生态系统中物质循环和能量转化过程的主要场所,转Bt基因植物的外源基因表达的Bt毒蛋白可以通过植株残体、根及根系分泌物和花粉的散播等途径进入土壤生态系统,这些高度特化了的Bt毒素蛋白一旦在土壤中积累,将会导致土壤特异生物功能类群以及土壤多样性发生改变,甚至产生级联效应。大量研究表明,苏云金芽孢杆菌产生的Bt毒蛋白进入土壤后,可与土壤粘粒和腐质酸迅速结合,不易分离,而且较之游离态,更难被土壤微生物降解。纯化的Bt毒蛋白与无菌土壤中活性颗粒紧密结合后,存留时间至少可达234d。虽然结合态的Bt蛋白用酶联免疫法(ELISA)方法检测不到,但生物测定表明其仍保持杀虫活性。对转Bt基因作物的研究表明,Bt棉组织埋入土壤7d内,土壤中可提取的杀虫晶体蛋白浓度快速下降,之后下降速度比较稳定,甚至维持数周不变。而Bt玉米根系分泌物和植株残体释放的杀虫晶体蛋白在土壤中至少保持180d杀虫活性。虽然关于Bt毒蛋白在土壤中存留时间的长短,可能因实验材料、试验方法和条件的不同而不同。但是总之,如果长期种植转Bt基因作物,很可能会造成Bt毒蛋白在土壤中的积累,并最终威胁到整个土壤生态系统的平衡。目前对土壤中Bt毒蛋白定性和定量检测的方法主要有印迹分析法(Western-blotting)、SDS-PAGE法、斑点印迹酶联免疫吸附法(dot-blotELISA)、流式细胞仪法(Flowcytometer,FCM)、ELISA平板试剂盒及试剂条和生物测定法。其中最直接、简易、准确的方法是ELISA平板试剂盒及试纸条快速检测法和生物测定法。但检测土壤残留Bt毒蛋白时,采用的方法不同,检测的结果也有差异。     

转Bt基因棉花杀虫晶体蛋白的表达及光合特性的研究

转Bt基因棉花(GK、ZK)及非Bt基因棉花(CZ)杀虫晶体蛋白表达及光合特性的研究表明,杀虫晶体蛋白在转Bt基因棉花GK与ZK中的表达总量及在各器官中的分配均有所不同．转Bt基因棉花叶片的净光合速率的光响应与常规棉有所不同．转Bt基因棉花GK与ZK叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率的日变化有明显的不同,而胞间二氧化碳浓度、气孔限制值、叶温的日变化趋势则基本一致．胞间二氧化碳浓度的日平均值在两转Bt基因棉花间的差异达显著水平,而其它各指标在不同处理间的差异均未达显著．     

Changes of Bt Toxin in the Rhizosphere of Transgenic Bt Cotton and its Influence on Soil Functional Bacteria

Summary The concentrations of Bacillus thuringensis (Bt) toxin released from root exudation of Bt cotton were measured by an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), and its impacts on the numbers of culturable functional bacteria in the rhizosphere were determined by cultivation. No Bt toxin was found in the rhizosphere of non-Bt cotton (SHIYUAN321), but varying levels of Bt toxin were present in the rhizosphere of two Bt cotton varieties (NuCOTN99^B and SGK321) during the entire growth period. The levels of Bt toxin in the rhizosphere of NuCOTN99^B were significantly higher (p<0.05) than those of SGK321 within all sampling dates except on June 17th in the whole growth season. Significant differences (p<0.05) were found in the numbers of the three functional bacteria between SHIYUAN321 and NuCOTN99^B within each sampling day from May 27th to October 27th. No significant differences were found in the numbers of functional bacteria among three cultivars after growth season. Fortification of pure Bt toxin into rhizospheric soil did not result in significant changes in the numbers of culturable functional bacteria, except the nitrogen-fixing bacteria when the concentration of Bt toxin was higher than 500 ng/g. The results indicated that Bt toxin was not the direct factor causing decrease of the numbers of bacteria in the rhizosphere, and other factors may be involved.     

转Bt基因玉米的生态安全性研究进展

随着转基因作物的应用和推广 ,转 Bt基因作物释放后对生态环境及其它方面产生的潜在影响越来越受到重视。分别从生物活性杀虫晶体蛋白在土壤中的残留特性、杀虫晶体蛋白对土壤中非目标生物的影响、转 Bt基因玉米植株体成分的变化、转Bt基因玉米花粉中杀虫晶体蛋白的表达特性及其在田间和马力筋叶片上的散积状况、花粉中表达的杀虫晶体蛋白对君主斑蝶的毒性、君主斑蝶幼虫暴露在 Bt花粉中的概率及综合风险评价估算等方面对转 Bt基因玉米产生的杀虫晶体蛋白与土壤生态环境的相互作用、花粉对非目标生物影响的研究现状进行了综述。通过对转 Bt基因作物生态安全性的科学评价和广泛宣传 ,以确保生物技术的健康发展。     

转Bt基因抗虫作物培育现状及Bt蛋白的改造和聚合策略的利用

Bt基因是目前世界上应用最为广泛的抗虫基因,已经被转入多种作物中。其中,棉花、玉米、马铃薯等转Bt基因抗虫作物已经商品化生产,创造了可观的经济效益。结合作者的资料收集和研究结果,综述了Bt基因以及转Bt基因抗虫作物的培育现状,同时对提高Bt蛋白杀虫活力的方法和Bt基因聚合策略的利用进行了深入的探讨。     

转Bt基因作物Bt毒素在土壤中的环境去向及其生态效应

综述了转Bt基因作物的Bt毒素在土壤中的环境去向及其生态效应的研究进展。重点阐述了：①Bt毒素与土壤表面活性颗粒结合及其与土壤理化性质的关系;②Bt毒素微生物利用与降解;③Bt毒素的杀虫活性;④后茬作物和土壤动物对Bt毒素的吸收与利用;⑤Bt毒素的垂直运移;⑥Bt毒素对土壤生物和生态过程的影响。转Bt基因作物的Bt毒素对土壤生态系统的影响急需在生态系统水平进行深入细致的长期定位研究。     

转基因抗虫棉Bt基因插入区碱基组成分析

利用TAIL－PCR的方法克隆不同来源的转基因抗虫棉中外源基因插入区的侧翼序列并对其进行序列和结构分析,结果表明,同一个较基因的单构自交得到的不同株系中外源基因插入区的两侧DNA序列完全相同,不同的转基因抗虫棉虫的外源基因插入位置各不相同,不同来源的转基因品种外源基因插入的上游侧翼片段含有一段残留质粒片段,外源基因插入的下游侧翼片段为富含AT碱基结构,其中泗棉3号转基因抗虫品系中下游侧翼片段的AT碱基高达92％,Southern杂交结果显示这些侧翼序列为高AT含量的多拷贝序列,序列中没有发现拓扑异构酶的结合位点。     

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.     

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玉米光合作用和生长性状的变化

在华南地区种植美国先锋公司的Bt玉米34824与其非转基因近等基因系34823,比较它们的光合作用和部分重要的生理生长性状。结果表明,Bt玉米由于Bt基因的插入和表达使植株得到保护,受玉米螟危害的叶片显著减少;但Bt玉米植株的光合作用和部分生理生长性状也发生了一定的变化。与其非转基因近等基因系34823相比,虽然Bt玉米34824的胞问CO2浓度变化不大;并且在绝大多数生长时期,Bt玉米的蒸腾速率和气孔导度大于的非转基因玉米;但是从生长中期始,Bt玉米的净光合速率却一直小于非转基因玉米,在生长后期,这种差异甚至达到显著水平。在生长性状方面,各时期观察到的Bt玉米植株叶片数一直略少于非转基因玉米,表明Bt玉米的生长发育受到一定的延缓。同时,Bt玉米植株的株高变矮,单株叶面积变小,根系活力显著降低。在地下部,Bt玉米34824的植株根系总长度、根总表面积、根总体积和平均根直径均小于相对应的非转基因近等基因系34823。     

转Bt基因作物种植对土壤养分含量的影响

转Bt基因棉花和水稻的盆栽种植试验结果表明,与非转Bt基因原始对照相比,转Bt基因水稻短期种植30 d和转Bt基因棉花种植一个生长季后土壤中全碳和全氮以及碱解氮、速效磷、有效硫含量与对照均无显著差异,表明转Bt基因作物的种植短期内对土壤主要营养元素循环和平衡的扰动是微小的.