转基因抗虫植物对昆虫天敌的影响

东北农业大学农学院吴研、王振营（中国农科院植保研究所）、赵长山等植保研究工作人员在转基因作物给人类带来经济效益的今天,对此课题进行了试验研究,发现转基因抗虫作物对靶标害虫有很好的控制作用。对捕食性天敌和寄生天敌及其种群数量的影响为其安全评价的重要内容。[第一段]     

转基因抗虫作物对捕食性瓢虫的安全性研究进展

转基因抗虫作物的商业化种植带来了显著的经济、生态和社会效益,对转基因抗虫作物的安全性评价也一直是国内外学者研究的热点。对生物非靶标效应的研究是转基因抗虫作物安全性评价的重要组成部分,农田天敌类生物是其中的重点内容之一。瓢虫是农田生态系统重要的捕食性天敌,评价其在转基因抗虫作物田间是否能通过捕食猎物或取食花粉而接触到杀虫蛋白并富集于体内,进而对自身产生一定的非靶标效应,这对捕食性瓢虫的安全性研究具有重要的意义。本文从捕食性天敌瓢虫的生命表参数、行为功能参数、田间群落参数及体内微环境指标等方面综述了转基因抗虫作物对瓢虫的安全性研究进展,并对后期转基因抗虫作物对田间捕食性天敌的研究方向提出了建议,以期为转基因抗虫作物的环境安全性研究提供理论指导和为进一步完善转基因抗虫作物对瓢虫安全性评价的技术体系提供系统的数据资料。     

转基因抗虫作物对非靶标昆虫的影响

转基因抗虫作物自 1996年被批准商业化种植以来 ,它的抗虫性和经济效益已得到了普遍肯定 ,同时 ,转基因抗虫作物对非靶标生物的影响 ,如转基因抗虫作物的长期种植 ,是否会导致次要害虫上升为主要害虫 ,是否会影响有益昆虫 ,包括重要经济昆虫、捕食性和寄生性天敌以及重要蝶类的种类及种群数量 ,已成为转基因抗虫作物生态风险评估的重要内容。一些研究结果表明 ,转基因抗虫作物在对靶标害虫有效控制的同时 ,一些对杀虫蛋白不敏感的非靶标害虫有加重危害的趋势 ,由于种植转基因抗虫作物 ,减少了化学农药的使用 ,客观上也使非靶标害虫种群数量上升 ,这对转基因抗虫作物害虫综合治理提出了新的要求。靶标害虫数量的减少直接影响了害虫天敌种群数量 ,靶标害虫取食转基因抗虫作物后发育迟缓 ,也间接影响了天敌昆虫的生长发育 ,转基因抗虫作物的花粉或花蜜是一些重要经济昆虫如蜜蜂、熊蜂和一些寄生蜂 ,甚至捕食性天敌的食物来源 ,或花粉飘落到一些鳞翅目昆虫如家蚕或重要蝶类昆虫的寄主植物上 ,直接或间接对这些昆虫造成一定影响。目前大多数研究表明转基因抗虫作物对非靶标昆虫 ,特别是对有益昆虫没有明显的不利影响 ,也有研究报道认为对某些有益昆虫有一定的不良影响。这为深入开展转基因抗虫作物的生态安全     

转Bt基因水稻对土壤微生态系统的潜在影响

随着转基因作物商品化应用的增多,对其进行生态风险性评价尤为重要.国内外对转基因作物中外源基因向野生亲缘物种漂移的可能性、昆虫对抗虫转基因作物的耐受性以及转基因作物对生物多样性的潜在影响等问题进行了广泛的研究.文中从Bt杀虫结晶蛋白在土壤中的残留特性、Bt杀虫晶体蛋白对土壤微生物可培养类群和土壤酶活性的影响等方面对转Bt基因抗虫水稻的潜在生态风险性进行了简要综述,以期为同类研究提供有益的信息.     

转基因抗虫烟草研究进展

烟草为模式植物,也是外源杀虫基因最早转化成功的植物。文章从转Bt内毒素基因,植物凝集素GNA,Plec,AHA基因,蛋白酶抑制剂PIⅠ,PIⅡ,MTI,SKTI基因,昆虫特异性神经毒素基因,几丁质酶基因,畸形细胞分泌蛋白基因以及双抗虫基因等方面综述了转基因抗虫烟草的抗虫性、转基因抗虫烟草的经济性状等,展望了转基因抗虫烟草的研究和应用前景,以期对烟草害虫的治理尤其是对其他转基因抗虫作物的培育和研究有借鉴作用。     

转Bt基因植物对蜜蜂的安全性研究进展

蜜蜂是农业生态系统中重要的传粉昆虫,也是重要的经济昆虫.其可通过取食抗虫转基因作物花粉而摄取到外源转基因杀虫蛋白.因此,蜜蜂通常作为重要的指示物种用于转基因抗虫作物的环境安全评价工作中.本文在总结国内外相关研究数据的基础上,系统分析了抗虫转基因作物的种植对蜜蜂的安全性,获得以下结论:Bt杀虫蛋白具有较强的杀虫专一性,当前商业化应用的Bt杀虫蛋白对蜜蜂没有直接毒性,因此,转Bt基因作物的种植不会对蜜蜂种群及其发挥的重要生态功能产生显著的负面影响.而早期曾用于植物转基因的蛋白酶抑制剂和植物凝集素对蜜蜂的生长发育及行为具有显著的不利影响,因此,表达这类杀虫蛋白的转基因作物应该不会进入商业化应用.     

转Bt基因抗虫作物对鳞翅目非靶标昆虫生态影响的研究进展

任何转基因作物在进入商业化应用之前都必须经过严格的环境风险评价。评价转基因作物特别是抗虫作物对农田重要非靶标节肢动物的生态影响是其中一项重要内容。当前,全球种植的转基因抗虫作物大多表达对鳞翅目害虫具有活性的Cry1或Cry2类杀虫蛋白。由于非靶标鳞翅目昆虫如斑蝶、家蚕等与靶标害虫具有较近的亲缘关系,其幼虫可能同样对这类杀虫蛋白敏感。因此,这类转基因抗虫作物对非靶标鳞翅目害虫的潜在影响引起了研究者的广泛关注。在总结国内外相关研究数据的基础上,系统分析了转基因抗虫作物对非靶标蝶类和蚕类昆虫的潜在影响,获得以下结论：虽然蚕类和蝶类昆虫对Cry1或Cry2类杀虫蛋白敏感,但在自然条件下这类非靶标昆虫暴露于Cry杀虫蛋白的水平很低,抗鳞翅目害虫转基因作物的种植不可能显著影响田间蝶类昆虫的种群密度,也不会给我国的蚕丝产业带来负面影响。     

抗虫转基因植物对非靶标节肢动物生态影响的研究进展

重组DNA技术的发展为培育高效的抗虫作物提供了前所未有的便利条件。通过转基因技术,全世界已培育出众多转基因抗虫植物品系。其中,表达苏云金芽孢杆菌(Bt)基因的作物品系如Bt棉花和Bt玉米已在很多国家大规模种植,在害虫控制方面发挥了重要的作用。转基因抗虫作物可能带来的生态风险问题,如对农田非靶标节肢动物的潜在影响,一直受到相关研究者及民众的广泛关注。至今,已有大量研究论文发表。本文在总结、归纳前人研究的基础上,阐述了从实验室到田间多层次评价转基因抗虫作物对非靶标生物影响的一般研究程序和方法,并简要综述了Bt玉米和Bt棉花2种已商业化种植的转基因抗虫作物对农田非靶标节肢动物生态影响的研究进展。现有研究表明:当前种植的Bt作物所表达的Cry蛋白杀虫专一性非常强,对农田非靶标节肢动物没有毒性;且Bt作物的利用降低了广谱化学杀虫剂的施用量,从而提高了非专一性害虫天敌的种群密度,加强了对害虫的控制,并有效地保护了生态环境和农民健康。因此,Bt作物可以作为害虫综合防治(IPM)的一个策略,结合其他防治措施可加强对害虫的有效控制。     

主要转基因作物研究现状及其商业化发展态势

转基因作物是全球农业生物技术领域的研究热点,特性以抗除草剂性能和抗虫性能为主。目前全球已有29个大规模商业种植转基因作物的国家和地区,品种主要有玉米、大豆、棉花和油菜。但是,转基因作物在食品安全、生态安全、增产效果等方面尚存在许多争议,阻碍了转基因作物的大规模推广。本文就转基因作物研究现状及其商业化发展情况进行重点分析。     

转基因作物对天敌的影响研究进展

随着转基因作物商业化种植的发展,人们越来越关注转基因作物对生态安全的影响,其中的一个焦点就是转基因作物对非靶标昆虫天敌的影响。转基因作物主要通过花粉和取食转基因植物的昆虫两个途径影响天敌的种群。目前国内外转基因作物对天敌影响的研究方法包括田间种群调查,室内转基因作物花粉或取食转基因作物的害虫对天敌影响研究,近年来把高浓度毒蛋白通过人工饲料喂养给天敌的Tier-1法研究也逐渐增多。大多数研究表明,转基因抗虫作物中的杀虫蛋白通过花粉和取食转基因植物的昆虫两个途径对天敌没有产生不利的影响。同样,Tier-1法研究结果,也证明浓度毒蛋白喂养对天敌并没有产生不利的影响。     

转基因作物安全性评价过程

转基因作物除了实验室答是否存在风险的问题。姗秘感猫渊操颧鬓毅探城鳍豁摸潺龄戴黝翅黝目标’!生状的表现、目标性状的遗传稳定性。转基因植物对环境的影响。比如抗虫转基因作物要研究对靶标昆虫的影响、对非靶标昆虫的影响、对相关物种的影响等。转基因作物产品对食品安全的     

抗虫转基因甘蔗的培育及其抗性丧失的防控策略

由于甘蔗存在遗传背景复杂和抗虫种质资源缺乏的问题,造成甘蔗常规抗虫育种远远落后于其他作物的现状。基因工程为抗虫甘蔗的育种提供了一条崭新的途径。经过资料收集和整理并结合作者所在研究团队的研究成果,综述了近年来国内外抗虫转基因甘蔗的培育现状。首先介绍了甘蔗转基因遗传转化系统及其转基因的遗传稳定性研究的新发展,然后重点介绍了国内外在抗虫转基因甘蔗研究方面取得的突破性研究进展,尤其在通过Bt基因的改造和抗虫基因聚合等策略来防止转基因甘蔗的抗虫性下降甚至丧失等方面进行了详细的阐述,旨在为今后抗虫转基因甘蔗的育种工作提供参考。     

转基因抗虫植物-植食性昆虫-天敌间化学通讯的研究进展

植物或昆虫释放的化学信息物质在植物-植食性昆虫-天敌三级营养层信息通讯中发挥重要作用.这种生物间的信息交流形成信息网,调节生物种内和种间行为,支撑和维持植物和昆虫群落的组成和结构.转基因抗虫植物的应用可能会影响三级营养层间的化学信息通讯,进而干扰生物群落结构和农田生态系统稳定性.该方面已在全球范围内引起了转基因抗虫作物环境安全研究者的关注.本文对植物-植食性昆虫-天敌间化学信息通讯进行了简要概括;分析和归纳了转基因抗虫作物的种植对植物和节肢动物间化学通讯的潜在影响及相关机制;讨论了该领域当前的研究进展和未来研究前景.以期促进我国科学家在该领域的研究,加深对转基因抗虫作物群落结构动态潜在影响的理解.     

作物抗逆性基因工程

自1986东京国际生物工程博览会以来,作物抗性品种越来越受到极大关注。作物抗性基因工程的研究十分迅速,已在作物抗虫害、抗病害和抗除草剂等方面取得了不少转基因植株,有的建成了品系。本文着重介绍作物抗虫害、抗病毒害、抗除草剂等抗性基因工程的新进展和应用。     

外源抗虫蛋白与内源抗虫因子的交互作用

以次生代谢物质萜烯类、黄酮类以及单宁等为基础的自身化学抗虫性一直是植物化学防御的核心.随着基因重组技术的发展,许多作物获得了一种新的化学防御形式,即以表达外源基因产物来进行防御.外源抗虫蛋白与内源抗虫物质的协调性问题,在利用外源基因工程改良植物抗虫性时是非常重要的,同时也是转基因作物安全性和生态学评价的重要方面.转基因植物中外源与内源抗虫系统间的协调性的研究取得了一些成果,但尚未引起人们足够的重视.综述了离体条件下和在转基因植物体内,外源抗虫蛋白Bt和GNA等与植物次生代谢物质以及各抗虫蛋白之间交互作用的研究进展,并探讨了研究各抗虫因子交互作用的意义.     

Bt转基因抗虫植物研究进展

目前Bt成为世界上植物抗虫基因工程中研究和应用最多的基因。已经有多种转单一Bt和复合Bt的转基因玉米、棉花、马铃薯等作物得到大面积种植。还有许多新的具有良好抗虫性的Bt转基因植物,如水稻、大豆、油菜、苜蓿、花椰菜、蓖麻等已经试验成功,并逐渐推广种植。Bt转基因抗虫植物的培育为提高产量,减少杀虫剂的使用和保护环境做出了举足轻重的贡献。就Bt的分类、杀虫机理、Bt转基因抗虫植物的发展状况以及种植Bt抗虫植物对环境的影响进行了概述。     

外源抗虫蛋白与内源抗虫因子的交互作用

以次生代谢物质萜烯类、黄酮类以及单宁等为基础的自身化学抗虫性一直是植物化学防御的核心。随着基因重组技术的发展,许多作物获得了一种新的化学防御形式,即以表达外源基因产物来进行防御。外源抗虫蛋白与内源抗虫物质的协调性问题,在利用外源基因工程改良植物抗虫性时是非常重要的,同时也是转基因作物安全性和生态学评价的重要方面。转基因植物中外源与内源抗虫系统间的协调性的研究取得了一些成果,但尚未引起人们足够的重视。综述了离体条件下和在转基因植物体内,外源抗虫蛋白Bt和GNA等与植物次生代谢物质以及各抗虫蛋白之间交互作用的研究进展,并探讨了研究各抗虫因子交互作用的意义。     

转Cry1Ah基因抗虫玉米HGK60对田间节肢动物及杂草多样性的影响

近年来,随着转基因技术快速发展,转基因作物环境释放风险成为需要重点关注的问题,而对生物多样性的影响研究是客观评价其风险的重要手段。本研究以2018年海南春、冬两季转Cry1Ah基因抗虫玉米‘HGK60'及其对照常规玉米‘郑58'为研究对象,重点探讨了其对田间节肢动物、虫害及杂草多样性的影响。 结果表明: 田间调查共记录节肢动物43753头,隶属7目19科69种,转基因抗虫玉米HGK60与对照常规玉米郑58的节肢动物群落组成、结构及各生态指标均无显著差异;与郑58玉米相比,转基因抗虫玉米HGK60对钻蛀类害虫具有明显的抗性;田间杂草隶属8科16种,转基因抗虫玉米HGK60与郑58玉米田间杂草在密度及各生态指标上差异均不显著,且二者在整个生育期的变化趋势基本一致。说明转Cry1Ah基因抗虫玉米HGK60的种植对田间节肢动物及杂草多样性无显著的影响。该结果为转基因作物的环境风险研究提供了一定的数据支持。     

转入抗虫基因 减少农药使用——转基因抗虫棉的环境安全和风险管控

正人类利用基因工程技术可以将外源基因转入农作物,使受体作物获得新的性状,如抗病虫、抗旱、抗寒等。全球商业化种植转基因农作物始于1996年,到2017年种植转基因耐除草剂或抗虫大豆、玉米、棉花和油菜等达到1.898亿公顷。到目前为止,我国只批准了商业化种植转基因抗虫棉花(Bt棉花)和转基因抗病毒木瓜两种作物。转基因抗虫棉花的商业化始于1997年,到2017年种植面积约280万公顷。转基因抗病毒木瓜种植比例高于普通木瓜面积的80%,但年度面积不足1万公顷。鉴于上述     

转Bt抗虫稻对地上非靶标节肢动物的生态风险性

通过转入Bt基因使作物获得抗虫性,减少杀虫剂施用量,为害虫管理开辟了一条重要途径。但公众关注与担忧其环境释放可能存在生物安全与生态风险。本文在系统评述转基因抗虫水稻的生态风险、安全性评价研究内容与方法基础上,重点分析了转基因抗虫水稻对非靶标害虫、捕食性天敌、寄生蜂、中性昆虫及其在食物链上传递的生态风险与安全性,提出了未来研究发展的方向。