转抗虫基因植物生态安全性研究进展

转抗虫基因植物如Bt棉花等已在美国、中国和澳大利亚等国家大规模商业化种植 ,有关转抗虫基因植物潜在的生态风险已引起广泛的关注。该文综述了转抗虫基因植物研究应用现状与安全性研究进展。主要内容包括 :转抗虫基因植物的种类及其对靶标害虫的抗性 ,对非靶标害虫和天敌发生的影响 ,对农田生态系统生物多样性的影响 ,靶标昆虫的抗性治理及转抗虫基因植物的基因漂移等     

转Bt基因抗虫作物对非靶标害虫的影响

转基因作物的长期大面积种植, 在为农业生产带来惠益的同时, 对农业生态系统的健康和稳定可能会产生潜在的影响。转基因作物表达的Bt蛋白对靶标害虫起到较好的控制效果, 而对Bt蛋白不敏感的非靶标害虫种群可能会迅速发展起来, 对作物造成为害。随着抗虫转基因作物的连续多年种植, 科学家们对于田间杀虫剂施用量的增减看法不尽一致。通过总结已有的研究报道, 本文以Bt玉米和Bt棉花为例, 分析了大田中非靶标害虫暴发的现状, 以及暴发的主要原因(如杀虫剂的使用、害虫天敌减少和物种替代)。在生产实践中, 抗虫作物的长期大面积释放导致广谱杀虫剂施用量减少, 田间非靶标害虫数量上升。因此今后需要继续开展更多的研究来综合评估种植转Bt基因作物产生的长期潜在影响, 优化害虫防治措施, 避免非靶标害虫暴发。     

转基因棉花主要靶标害虫的抗性发展及抗性治理策略研究

转基因棉花的大面积种植有效的控制了棉铃虫Helicoverpa armigera、红铃虫Pectinophora gossypiella 等靶标害虫的危害,然而抗性监测结果显示,转Bt基因棉田的棉铃虫耐受性正逐年提高,抗性问题已成为影响持续利用转Bt基因棉花的主要因素,发展新的转基因棉花势在必行.新的基因或蛋白的选择应以对靶标害虫高效、不易产生抗性,且与现在广泛应用的基因或蛋白无交互抗性为原则.本文综述了转Bt基因棉花的主要靶标害虫对Bt抗性的研究进展,及其与新抗虫转基因棉花的关系,并讨论了抗性治理策略的发展历程.     

向小黑杨转化蜘蛛杀虫毒素基因（英文）

近年来,危害小黑杨Populus simonii×Ｐ.nigra的害虫发生严重,给林业生产造成很大损失。为了提高小黑杨的抗虫能力,避免使用杀虫剂带来的污染,用农杆菌介导法将澳大利亚漏斗蛛Atrax robustus的毒蛋白基因和苏云金芽孢杆菌CryⅠA（b）基因C末端的融合基因BGT转化入小黑杨。PCR 和Southern印记分析转基因植株,结果表明,BGT杀虫基因已经整合在小黑杨基因组上。活性实验表明,取食转基因杨树6天和9天后,舞毒蛾Lymantria dispar 2龄幼虫的校正死亡率分别是37.0%和92.6%。方差分析表明取食转基因和对照杨树的舞毒蛾幼虫体重差异显著。这些结果显示转基因杨树上的舞毒蛾的发育速率受到影响。     

转基因大豆叶片残体对白符跳的影响

转基因大豆种植后其外源基因表达产物会以叶片残体等形式暴露于土壤生态系统中,并对土壤动物存在潜在风险.本文利用我国自主研制的转hrpZm基因抗疫霉根腐病大豆B4J8049、转Cry1C基因抗食叶性害虫大豆A2A8001、转Cry1Iem基因抗食心虫大豆C802及非转基因对照亲本大豆Williams82,采用直接喂饲试验,通过60 d喂饲调查白符跳的存活率、繁殖率、体长变化等,研究3种转基因大豆材料对非靶标生物白符跳的影响.结果表明: 转基因大豆B4J8049、A2A8001和C802残体对环境指示生物白符跳的存活率、繁殖率及生长发育均无显著不良影响.初步确认转基因大豆B4J8049、A2A8001和C802在短时期内对环境无安全性风险,为其推广提供了生态安全基础数据.     

转基因抗虫棉生物安全评价研究进展

概述了转基因抗虫棉的推广应用现状,并从基因漂移,靶标害虫对转基因抗虫棉的抗性及治理对策、对非靶标昆虫的影响、对土壤生态系统的影响及其产品的食品安全性评价几个方面对近年来国内外对转基因抗虫棉的生物安全性研究做了综述。     

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。     

转基因植物环境安全性研究进展

随着转基因植物在全球范围内的广泛种植,其环境安全性问题也日益受到重视。对转基因植物的环境安全性问题进行了综述,主要从转基因植物的杂草化、基因漂移、对非靶标和靶标生物的影响等方面阐述了转基因植物对生态环境的影响。     

转Bt抗虫基因水稻的研究进展和生物安全性及其对策

转基因抗虫水稻的商品化种植已成为国内外广泛关注的热点问题.综述了转Bt(Bacillus thuringiensis)抗虫基因水稻的研究进展、食品安全性、生态安全性以及对转Bt基因水稻本身的性状变化的影响,并提出了防范策略,以期为转Bt基因水稻的生物安全性评价和商品化种植提供科学参考.     

转新型双价抗虫基因杨树对光肩星天牛及美国白蛾的抗性鉴定

为明确双价基因chitinase-BmkIT对鞘翅目害虫光肩星天牛及鳞翅目害虫美国白蛾的抗虫效果, 分别以转该双价基因的杨树茎干和叶片为材料,采用室内茎干接虫和叶片接虫方法鉴定其对光肩星天牛Anoplophora glabripennis和美国白蛾Hyphantria cunea幼虫的抗性。结果表明：转基因株系132-2,144-1,123-1对美国白蛾幼虫的致死作用和生长发育影响显著高于取食未转化叶片的处理（P＜0.05）,且对其后代产生了影响,表现为幼虫不能化蛹或化蛹后不能羽化或羽化不正常;但供试的8个转基因株系对光肩星天牛幼虫无明显的致死和生长抑制作用,表现为幼虫死亡率和体重均与取食非转化茎干幼虫无显著差异（P＞0.05）。结果提示,双价基因chitinase-BmkIT可作为杨树鳞翅目害虫的抗虫基因源,并且对延缓害虫抗性的产生具有一定的意义。     

转基因植物的环境生物安全：转基因逃逸及其潜在生态风险的研究和评价

转基因作物的商品化生产和大规模环境释放在带来巨大利益的同时,也引起了全球对其生物安全问题的广泛关注和争议,其中转基因通过花粉介导的基因漂移逃逸到非转基因作物及其野生近缘种,进而导致的潜在环境和生态风险就是备受争议的生物安全问题之一。转基因植物的环境生物安全涉及两方面关键问题：如何科学评价转基因植物商品化种植以后带来的环境和生态影响;如何利用环境生物安全的研究成果来制定科学有效的风险监测和管理措施。对转基因逃逸及其潜在生态风险的科学评价应包括三个重要环节：（1）检测转基因的逃逸的频率;（2）检测转基因逃逸后的表达和遗传规律;（3）确定逃逸后的转基因对野生近缘种群体适合度的影响及其进化潜力,本文将围绕对转基因逃逸及其潜在环境风险的科学评价,以转基因水稻为案例来对转基因逃逸带来生态影响的研究好评价的进展进行简要介绍,并对目前依据风险评价研究成果制定的各种管理策略进行了讨论。只有提高对转基因生物环境安全研究和评价的水平,并制定有效的风险监测和管理措施,才能为我国转基因技术的发展和转基因产品的商品化应用保驾护航。     

Phytoremediation with transgenic trees

In the present paper actual trends in the use of transgenic trees for phytoremediation of contaminated soils are reviewed. In this context a current field trial in which transgenic poplars with enhanced GSH synthesis and hence elevated capacity for phytochelatin production are compared with wildtype plants for the removal of heavy metals at different levels of contamination and under different climatic conditions. The studies are carried out with grey poplar (Populus tremula x P. alba), wildtype plants and plants overexpressing the gene for gamma-glutamylcysteine synthetase (gshI) from E. coli in the cytosol. The expression of this gene in poplar leads to two- to four-fold enhanced GSH concentrations in the leaves. In greenhouse experiments under controlled conditions these transgenic poplars showed a high potential for uptake and detoxification of heavy metals and pesticides. This capacity is evaluated in field experiments. Further aims of the project are to elucidate (a) the stability of the transgene under field conditions and (b) the possibility of horizontal gene transfer to microorganisms in the rhizosphere. The results will help to assess the biosafety risk of the use of transgenic poplar for phytoremediation of soils.     

转基因的逃逸及生态风险

转基因技术的发展为提高农作物产量和解决全球人口不断增长而引发的粮食问题带来了无限的机遇,但生物技术的应用和转基因作物的环境释放也带来了一系列生物安全问题．转基因产品是否会对植物、动物、人类健康、遗传资源和环境带来危害已成为公众关注的焦点．诸多生物安全问题中最引人注目的问题之一就是转基因的逃逸及其可能导致的生态风险．文中就转基因逃逸的可能性和逃逸的不同途径、转基因逃逸后可能导致的各种生态风险、转基因逃逸的不同控制方法以及转基因作物安全距离设立应该考虑的因素等问题进行了讨论,旨在了解转基因作物的环境释放和外源基因的逃逸可能导致的生物安全问题,以及如何控制和避免转基因逃逸．     

提高转基因作物生物安全性的分子策略

随着各类转基因作物的问世及其农产品的不断上市,转基因作物的安全性问题已成为公众关心的焦点。综述了提高转基因作物生物安全性的几种分子策略,其中包括选择标记的去除,转基因的组织特异表达和诱导性表达以及转基因逃逸的控制等。     

转基因金叶银中杨叶色及生长变异分析

转PaGLK基因银中杨抑制表达株系叶绿素含量显著降低,叶片呈现黄色（命名为金叶银中杨）,以转PaGLK基因的银中杨为材料,测定其叶色参数和叶绿素含量的时序变化规律、分析生长特性。结果显示,转PaGLK基因的银中杨使叶片颜色发生改变,抑制表达株系整个生长期叶绿素含量显著低于WT（P<0.05）,叶色亮度显著高于WT（P<0.05）,并且在生长发育期叶片一直呈现深黄绿色。抑制表达株系中的Y2速生期内苗高日生长量（GD）高于对照株系,苗期株高不受影响。而过表达转基因银中杨的当年高生长都显著低于对照株系 （P<0.05）,其速生期内苗高日生长量均值（GD）也低于对照株系,其均值为对照株系的22.19%。PaGLK抑制表达株系在城市园林绿化具有潜在的应用价值。     

密云水库上游油松人工水源涵养林林下植物多样性与土壤理化特性

以密云水库上游丰宁县4种油松人工水源涵养林(油松×落叶松混交林、油松×蒙古栎混交林、油松×山杏混交林、油松纯林)为对象,研究林下植物多样性与土壤理化性质特征,分析林下植物多样性与土壤因子的相关关系。结果表明: 4种人工水源涵养林林下植物群落组成结构差异显著,油松×山杏混交林林下植物群落物种组成最为丰富,绣线菊、虎榛子和披针薹草为主要优势种。从物种丰富度指数、Simpson优势度指数、Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数来看,油松×山杏混交林林下整体植物多样性水平最高,灌木层和草本层植物多样性分别以油松×蒙古栎混交林和油松×山杏混交林最高。4种人工水源涵养林之间除全磷外其他各理化指标均差异显著,油松×山杏混交林土壤理化性质总体最优,油松×蒙古栎混交林最差。土壤毛管孔隙度、pH、有机质为灌木层植物多样性的主要影响因子,土壤pH、毛管持水量为草本层植物多样性的主要影响因子。营造油松×山杏混交林更有利于提高林下植物多样性并促进土壤改良,土壤pH、有机质、毛管孔隙度、毛管持水量为影响研究区林下植物多样性的主导土壤因子。     

Fungal community associated with genetically modified poplar during metal phytoremediation

Due to the increasing demand for phytoremediation, many transgenic poplars have been developed to enhance the bioremediation of heavy metals. However, structural changes to indigenous fungal communities by genetically modified organisms (GMO) presents a major ecological issue, due to the important role of fungi for plant growth in natural environments. To evaluate the effect of GM plant use on environmental fungal soil communities, extensive sequencing-based community analysis was conducted, while controlling the influence of plant clonality, plant age, soil condition, and harvesting season. The rhizosphere soils of GM and wild type (WT) poplars at a range of growth stages were sampled together with unplanted, contaminated soil, and the fungal community structures were investigated by pyrosequencing the D1/D2 region of the 28S rRNA gene. The results show that the overall structure of the rhizosphere fungal community was not significantly influenced by GM poplars. However, the presence of GM specific taxa, and faster rate of community change during poplar growth, appeared to be characteristic of the GM plant-induced effects on soil-born fungal communities. The results of this study provide additional information about the potential effects of GM poplar trees aged 1.5–3 years, on the soil fungal community.     

转基因杨树林下种植转基因棉花对转基因杨棉复合系统内节肢动物群落多样性的影响

【目的】转Bt基因棉花和转Bt基因杨树在我国已推广使用。本研究的目的是调查和分析不同转基因杨棉复合系统内地上节肢动物群落多样性变化,为转基因杨树大规模应用提供生态安全方面的数据。【方法】2019年4-10月,在河北任丘采取欧洲黑杨Populus nigra林下种植转基因棉花Gossypium hirsutum的模式,设置转基因杨树 转基因棉花(复合生态系统1)和非转基因杨树-转基因棉花(复合生态系统2)两种杨棉复合系统,调查杨树和棉花地上部植株节肢动物种类和个体数量,比较节肢动物各功能群的物种数量和个体数量以及香农指数、优势集中性指数、均匀度指数等群落多样性指数,并测定了转基因杨树和棉花叶片Bt蛋白含量。【结果】复合生态系统1中转基因杨树和棉花各自植株上鳞翅目种群累计个体数均显著低于复合生态系统2相应植株上的个体数量。转基因杨树上叶甲类累计个体数量显著高于非转基因杨树上的,寄生蜂类累计个体数量则显著低于非转基因杨树上的。在6月5日、6月21日和9月7日的调查中,转基因杨树上的节肢动物群落香农指数显著高于非转基因杨树上的。除鳞翅目害虫外,2个复合系统中棉株上节肢动物各功能群累计个体数量无显著性差异,香农指数、优势集中性指数和均匀度指数随时间变化的趋势基本一致且同一调查时间无显著性差异,仅在8月17调查中复合生态系统1中棉株上节肢动物香农指数显著高于复合生态系统2棉株上的。将杨树和棉花上节肢动物各类群累计数量相加作为系统整体,复合生态系统1和复合生态系统2在香农指数、优势集中性指数和均匀度指数数值上无显著差异。在调查后期,2个复合系统中节肢动物种群均向杨树叶片聚集。转基因棉花叶片Bt蛋白含量在各调查期均显著高于转基因杨树叶片的。【结论】转基因杨树对靶标害虫种群数量有较好的控制作用,对同系统内棉花上鳞翅目害虫数量亦有协同控制作用。转基因杨棉复合系统中地上节肢动物群落结构稳定,对系统内棉花地上部节肢动物群落多样性无显著影响。靶标害虫对转Bt基因杨树的抗性发展需持续监测。     

中国西北地区天然胡杨群体遗传多样性及核心保护单元的构建

胡杨(Populus euphratica)是极端干旱荒漠区的珍稀乔木树种。为了确定天然胡杨群体遗传多样性保护单元并挖掘优异的种质资源, 本研究以中国西北地区新疆、青海、甘肃、宁夏、内蒙古的58个天然胡杨群体为研究对象, 利用120个位点的SNPs标记对这些胡杨群体进行群体遗传结构和遗传多样性分析, 并根据不同群体间Nei’s遗传相似度, 采用逐步聚类优先取样法对初始群体、遗传多样性保护单元和剩余群体进行t检验。群体结构和主成分分析表明, 胡杨群体可分为新疆南疆(SX)、新疆北疆(NX)、青海(QH)和混合群(甘肃、宁夏和内蒙古混合群, GNM) 4个分支, 遗传多样性分析表明新疆南疆(SX)遗传多样性高于其他群体。分子方差分析(AMOVA)表明天然胡杨群体的遗传变异主要分布在各个群体内。构建了天然胡杨群体一级核心保护单元3个群体(CU3), 二级核心保护单元33个群体(CU33)。南疆存在较多优异抗逆的天然胡杨古树资源, 南疆分布区的平均遗传多样性水平最高。综上所述, 南疆地区胡杨古树遗传多样性整体高于北疆及疆外地区, 结合新疆地区干旱严重指数等生境信息, 建议加大对南疆胡杨古树群体的保护力度, 重视北疆胡杨林的更新换代。     

小黑杨PsnHB22基因在烟草中的遗传转化研究

HD-Zip转录因子在光信号转导、非生物胁迫、叶片发育等方面发挥重要的作用，HB22转录因子是HD-ZipⅠ亚家族的成员之一。为研究PsnHB22基因的功能，从小黑杨（Populus simonii×P.nigra）cDNA中克隆PsnHB22基因并构建植物表达载体进行烟草（Nicotiana tabacum）的遗传转化，以获得该基因过量表达的转基因株系。对转基因株系进行PCR、qRT-PCR分子检测后观察表型，结果显示在营养生长时期，转基因烟草叶片窄小并且株高显著低于野生型对照。测定转基因烟草及野生型叶片的叶绿素含量，发现转基因烟草叶绿素含量显著高于野生型。由此推测PsnHB22基因在植株高生长、光合作用及叶片的形态建成等过程中起着重要的作用。