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。     

转基因玉米2HVB5的性状鉴定及遗传稳定性分析

为了明确转基因玉米2HVB5的目标性状及遗传稳定性,对回交转育郑58的BC₅S₁、BC₅S₂代转基因玉米2HVB5分别进行了Southern blot、ELISA、室内和田间生物活性测定、靶标除草剂草铵膦耐受性分析及农艺性状调查。结果显示,2HVB5中目的基因cry2Ah-vp和bar都是以单拷贝的形式整合到玉米基因组并稳定遗传,Cry2Ah-vp和PAT蛋白在2HVB5植株的不同时期、不同组织部位均有表达,其中在叶片中的表达量相对较高,分别达到2-3.5 μg/g FW（鲜重）和8-17 μg/g FW（鲜重）。室内生物活性检测结果表明,2HVB5转基因玉米对东方粘虫和棉铃虫有很高的抗性,接虫后4-5 d幼虫死亡率达100%,对草地贪夜蛾有明显的体重抑制。田间抗虫性鉴定结果也表明,2HVB5转基因玉米对东方粘虫和棉铃虫均达到高抗水平,平均抗性级别分别为1.19-1.29和0.60-0.73。2HVB5转基因玉米可耐受田间使用中剂量4倍量的草铵膦,农艺性状与对照郑58相比无显著差异。转基因玉米2HVB5遗传稳定,高抗虫耐除草剂,可用于玉米害虫尤其是夜蛾科害虫的防治,具有产业化应用前景。     

抗除草剂bar基因与EPSPS基因在转基因甘蔗中的应用研究

通过农杆菌介导法,分别将bar基因和EPSPS基因导入到甘蔗中,分别获得了抗草铵膦和草甘膦两种除草剂的转基因甘蔗。通过直接喷洒田间施用浓度的草铵膦和草甘膦除草剂,证明了转基因甘蔗T0、T1代、宿根1代和宿根2代外源基因遗传稳定,且均具有稳定的耐除草剂的功能。因此转耐除草剂基因的甘蔗,可以与转耐除草剂基因的玉米、大豆、油菜和棉花一样,有广阔的应用前景。     

BT799玉米对亚洲玉米螟抗性研究

【目的】抗螟性鉴定是转基因抗虫玉米研发的重要一环。本文主要就转基因玉米BT799对亚洲玉米螟的抗性展开评价,同时测定了BT799植株组织中Cry1Ac蛋白的表达量。【方法】采用了酶联免疫吸附测定法(ELISA)、室内生测和田间人工接虫鉴定3种方法。【结果】转基因抗虫玉米BT799组织中Cry1Ac蛋白含量分别为768.0 ng/g(蛋白/鲜叶重)和1 452.8~2 978.5 ng/g(蛋白/花丝、苞叶或幼嫩籽粒干重)。田间心叶期接虫条件下转基因抗虫玉米BT799和CC-2XBT799表现高抗亚洲玉米螟。室内取食转Cry1Ac基因玉米不同组织的亚洲玉米螟敏感幼虫7 d后的存活率为0~37.5%,取食非转基因对照的存活率为89.9%~100.0%。亚洲玉米螟不同抗性品系取食郑单958K组织的存活率以Cry1Ie抗性品系最低,其次是Cry1F抗性品系,均显著低于取食对照郑单958,Cry1Ac抗性品系最高,与对照差异不显著。【结论】转Cry1Ac基因玉米BT799对亚洲玉米螟有很高的杀虫作用和良好的田间抗螟性。     

番茄红素β-环化酶基因的玉米转化及 后代遗传分析

利用农杆菌介导法将番茄红素β-环化酶基因(Lycb)转入由玉米自交系天塔五号植株,分析基因在T0转化及后代的遗传情况,结果表明,在27株T0转基因植株中,PCR初步检测后8株呈阳性;将T1代转基因植株以株系为单位用200mg/L草铵膦抗性筛选后,收获抗性植株种子。T2代转基因植株进一步进行PCR、RT-PCR和田间草铵膦涂抹检测,结果表明,PCR、RT-PCR为阳性的6个株系植株均具有草铵膦抗性。选取6株阳性植株提取叶片总类胡萝卜素,经HPLC分析其β-胡萝卜素含量显著高于野生型,表明目的基因Lycb成功的转入玉米,并得到了稳定遗传。     

抗虫耐除草剂玉米GH5112E-117C定性PCR检测方法

转基因抗虫耐除草剂玉米GH5112E-117C是由北京奥瑞金公司研发的转mG2-aroA基因和mcry1Ah基因抗虫耐除草剂玉米新品系,对玉米螟、粘虫等鳞翅目害虫具有抗性、耐草甘膦除草剂的转基因玉米,在我国具有重要产业化应用前景。本文研发了GH5112E-117C转基因玉米的定性PCR检测方法,该方法能特异性地检测转基因抗虫耐除草剂玉米GH5112E-117C,在每个反应引物浓度为0.2 μmol/L、Taq DNA 聚合酶0.625 U、DNA模板50 ng,退火温度为58℃的条件下,检测灵敏度可稳定达到0.1%。该方法为转基因抗虫耐除草剂玉米GH5112E-117C的精准检测提供了一种新的技术手段,为农业转基因监管提供技术支撑。     

转cry1Ab/cry1Ac基因玉米Cry1Ab/Cry1Ac融合蛋白表达及对亚洲玉米螟的室内杀虫效果

【目的】室内抗螟性评价是转Bt基因抗虫玉米研发和安全性评价的重要环节。【方法】采用酶联免疫吸附测定法(ELISA)测定了转cry1Ab/cry1Ac基因玉米ZZM030心叶中Cry1Ab/Cry1Ac融合杀虫蛋白的表达量;采用室内生测法测定了分别取食转基因玉米ZZM030和非转基因玉米X249心叶后亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis敏感品系ACB-BtS、Cry1Ab抗性品系ACB-AbR和Cry1Ac抗性品系ACB-AcR初孵幼虫的存活率。【结果】转基因抗虫玉米ZZM030 4叶期和8叶期心叶中Cry1Ab/Cry1Ac融合杀虫蛋白的表达量分别是10.62和2.94 μg/g FW。敏感品系亚洲玉米螟初孵幼虫取食转基因玉米ZZM030心叶2 d的存活率仅为23.6%,4 d后存活率为0,而取食非转基因对照玉米X249心叶4 d的存活率高达93.1%。Cry1Ab抗性品系和Cry1Ac抗性品系初孵幼虫取食转基因玉米ZZM030心叶6 d后的存活率分别为11.1%和12.5%,而取食非转基因玉米X249心叶6 d后的存活率分别为81.9%和77.8%。【结论】转cry1Ab/cry1Ac基因玉米ZZM030心叶中高表达的Cry1Ab/Cry1Ac融合蛋白对亚洲玉米螟初孵幼虫具有极高的杀虫效果。     

转基因玉米HGK60在不同遗传背景下抗虫性鉴定及农艺性状分析

为研究转基因玉米HGK60在不同遗传背景下遗传稳定性和抗虫效果,利用转Bt cry1Ah基因的转基因玉米HGK60为供体,通过回交转育的方式将cry1Ah基因分别导入玉米自交系郑58、昌7-2、lx05-4、lx03-2,获得转基因玉米自交系HGK60-郑58、HGK60-昌7-2、HGK60-lx03-2、HGK60-lx05-4,并杂交获得HGK60-郑单958（HGK60-郑58 × HGK60-昌7-2）和HGK60-鲁单9066（HGK60-lx05-4 × HGK60-lx03-2）,转化体特异性PCR证明cry1Ah基因已转入不同遗传背景玉米中,ELISA检测不同遗传背景转基因玉米叶片中Cry1Ah蛋白表达情况,结果表明在不同遗传背景玉米自交系和杂交种中Cry1Ah蛋白表达没有显著差异;田间人工接虫和室内玉米螟抗虫性鉴定结果表明,不同遗传背景的转基因玉米高抗玉米螟,室内接虫后4 d幼虫死亡率达到100%;对不同遗传背景转基因玉米HGK60进行农艺性状分析,结果显示与受体对照玉米相比,两者之间农艺性状没有显著差异,转基因玉米HGK60可用于抗虫玉米品种的选育。     

连续单一除草剂应用情况下的转基因直播稻田杂草群落动态

【背景】转基因抗除草剂水稻种植将导致连年连续使用单一目标除草剂,势必会影响杂草群落结构的变化,但其变化规律至今还不十分明确。【方法】于2011~2013年,连续3年在直播种植抗草铵膦转基因Bar68-1水稻田中,使用灭生性除草剂草铵膦,持续观察期间杂草群落结构变化,并与常规选择性除草剂丙草胺—苄嘧磺隆（丙·苄）的应用情况进行对比,以揭示由于种植转基因抗除草剂水稻而使用单一除草剂对稻田杂草群落结构的影响。【结果】草铵膦和丙·苄连续使用后,杂草的物种丰富度和总杂草密度均逐年显著降低。随草铵膦使用年限增加,控草效果持续提高并达到优良水平,而常规选择性除草剂丙·苄的长期使用,致使多年生杂草双穗雀稗演替为群落的优势种,杂草密度呈逐年增加的趋势,导致生物多样性指数显著降低。【结论与意义】抗除草剂转基因水稻种植,在抗性杂草演化之前,不会因单一灭生性除草剂的应用而导致杂草群落迅速朝不良方向演替。长期的群落演替还需要进一步研究观察。     

中国转基因大豆的产业化策略

大豆是事关人民生活和经济社会发展的重要农产品之一,提高大豆生产水平和增加自给能力,是中国农业生产必须解决的重大问题。由于中国耕地资源不足的限制,科技创新是提升大豆生产能力的唯一出路。转基因育种是推动大豆生产发展的颠覆性技术,对美国、巴西和阿根廷等世界主产国大豆产业的发展发挥了重要作用。经过20多年的科技创新,中国转基因耐除草剂和抗虫育种技术已经成熟,这些产品的产业化种植可显著降低大豆生产成本和提升单产水平。基于中国转基因大豆技术发展进度和大豆生产的国情特点,我们提出了采用如下策略科学有序推进产业化工作。一是,在产品应用时间上,按照单一耐草甘膦除草剂、多个基因耐草甘膦和草铵膦等多种除草剂,以及耐除草剂与抗虫等复合性状等产品,依次推进相关种子的产业化;二是,在产品区域布局上,按照靶标杂草和害虫的地理分布特点顶层设计各种耐除草剂和抗虫大豆产品的种植区域;三是,在生物安全管理上,研发应用抗性杂草和害虫种群监测与治理技术,延长转基因产品的使用寿命。同时,还要加强野生大豆资源的保护工作,降低转基因大豆基因漂移对野生大豆生物多样性的影响。     

Bt毒蛋白在转基因抗虫玉米中的表达及在亚洲玉米螟中的转移积累

以两个转Bt基因抗虫玉米品系G03-2396、G03-2739和对照玉米品种苏玉16为材料,采用室内生物测定法研究它们对亚洲玉米螟的抗性, 并采用酶联免疫技术（ELISA）检测这两个转基因玉米品系不同组织中Bt毒蛋白的表达量及亚洲玉米螟3龄与5龄幼虫取食转基因玉米后体内和粪便中的Bt毒蛋白含量.结果表明：转Bt基因抗虫玉米心叶对玉米螟幼虫的毒性较强,初孵幼虫取食6 d后的存活率不到3%,3龄幼虫取食6 d后的存活率小于70%,抗虫玉米雌穗的毒性小于心叶.两个转Bt基因玉米心叶和雌穗中均表达了一定量的Bt毒蛋白,但心叶中的毒蛋白含量高于雌穗;Bt毒蛋白表达量依次为G03-2739心叶（39.6 μg·g^-1FM）> G03-2396心叶（26.1 μg·g^-1 FM）> G03-2396雌穗（17.0 μg·g^-1 FM）> G03-2739雌穗（14.6 μg·g^-1 FM）.取食转基因玉米心叶或雌穗后,3龄幼虫体内的Bt毒蛋白含量显著高于5龄幼虫;同龄幼虫取食心叶后其体内及粪便中Bt毒蛋白含量均显著高于取食雌穗的个体.其中,取食G03-2739心叶的5龄幼虫粪便中的Bt毒蛋白含量最高,达10.4 μg·g^-1 FM;取食其雌穗的3龄幼虫粪便中的Bt毒蛋白含量最低,仅2.7 μg·g^-1 FM.     

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。     

Cry1Ie毒素胁迫下亚洲玉米螟的抗性发展及汰选种群对其他Bt毒素的交互抗性

亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis (Guenée) 是危害玉米的重要害虫之一, 转Bt基因抗虫玉米为其防治提供了新的途径。然而, 靶标害虫产生抗性将严重阻碍Bt制剂及转Bt基因抗虫玉米的持续应用。明确害虫对转Bt基因玉米表达的毒素蛋白的抗性演化, 对于制定科学有效的抗性治理策略具有重要的理论和实际意义。本实验通过人工饲料汰选法研究了Bt Cry1Ie毒素胁迫下亚洲玉米螟的抗性发展及汰选14代的种群对其他Bt毒素（Cry1Ab, Cry1Ac和Cry1Fa）的交互抗性, 并观察了Cry1Ie蛋白胁迫对亚洲玉米螟生物学的影响。结果表明： 随着汰选压不断提高, 亚洲玉米螟种群对Cry1Ie毒素的敏感性逐渐下降。汰选14代后, 种群对Cry1Ie毒素的抗性水平提高了23倍。然而, Cry1Ab, Cry1Ac和Cry1Fa对所获Cry1Ie汰选种群的毒力与对敏感种群的毒力相比没有显著差异, 说明Cry1Ie汰选没有引起亚洲玉米螟对Cry1Ab, Cry1Ac和Cry1Fa毒素产生交互抗性。同时, 与敏感种群相比, Cry1Ie汰选14代的种群幼虫平均发育历期延长5.7 d, 蛹重减轻13.7%, 单雌产卵量下降40.0%。本研究结果说明, 大面积单一种植转cry1Ie基因抗虫玉米, 可能引起亚洲玉米螟产生抗性; 亚洲玉米螟Cry1Ie抗性种群对Cry1Ab, Cry1Ac和Cry1Fa没有交互抗性, 含有cry1Ie和cry1Ab, cry1Ac或cry1F双/多基因抗虫玉米, 可作为靶标害虫抗性治理的重要策略。     

以草甘膦为筛选标记的大豆转基因体系的建立及抗除草剂转基因大豆的培育

抗草甘膦转基因大豆能显著提高大豆生产效率,具有重大的应用前景.本实验室前期研究建立了农杆菌介导、草胺膦为筛选剂的大豆转基因体系,转化效率在4%以上.在此基础上,利用G6-EPSPS和G10-EPSPS 2个具有自主知识产权的草甘膦抗性基因,通过优化转化体系,成功建立了以草甘膦为筛选剂的大豆遗传转化体系,转化效率达1%以上.浓度梯度实验发现,当草甘膦的筛选浓度为100 mg/L时,虽然丛生芽的再生率下降了50%～60%,但最终转化效率不受影响.进一步通过基因表达分析、Western blot、Southern blot和除草剂抗性鉴定等方法对转基因大豆进行了分子检测和验证,最后获得了分子特征明确、对草甘膦抗性稳定的抗草甘膦转基因大豆后代.结果对国内抗草甘膦转基因大豆转基因方法研究及抗除草剂新品种选育具有意义.     

基因枪法转化水稻E32后代非目标农艺性状变异的研究

采用基因枪法将4个抗真菌性病害基因(RAC22、RCH10、β-1,3-Glu和B-Rip)导入超级稻(Oryza sativa L.)恢复系E32中,经选择获得10个T4代转基因株系。分蘖盛期纹枯病抗性鉴定表明外源基因已在转基因株系中得到表达并获得抗性,这些转基因株系除了产生抗病性等目标性状的变异外,还发生生育期、植株形态、谷粒外观及产量性状等非目标农艺性状变异。对这些非目标性状进行遗传增益和稳定性分析表明,不同转化株系间或性状间的遗传增益均存在较大差异,其中遗传增益最高的性状是单株穗数、着粒密度和单株产量;各性状中以株高、穗长和谷粒外观性状的变异程度最低,单株穗数和千粒重的变异系数最大。通过选择可获得产量与品质性状均有提高的转基因水稻。     

抗咪唑啉酮油菜种质的发现与鉴定

在喷施豆施乐除草剂的大豆试验田,发现抗咪唑啉酮类除草剂的自生油菜突变株,经连续3年自交纯合和抗性鉴定,该突变体抗咪唑啉酮类除草剂的浓度是除草剂有效杀草浓度的2倍以上,抗性性状稳定、抗性效应明显。该材料的发现对于开发具有自主知识产权的抗除草剂新基因,选育不受环境释放限制的油菜新品种,均具有重大的理论和现实意义。     

转Bt cry1Ah基因抗虫玉米对亚洲玉米螟、棉铃虫和黏虫的抗性评价

利用农杆菌介导法将Bt cry1Ah基因转入玉米自交系综31,获得对玉米螟有显著抗性的转基因玉米HGK60,为了研究其对鳞翅目害虫的杀虫活性,在室内和田间分别用亚洲玉米螟、棉铃虫和黏虫幼虫对HGK60玉米的杀虫效果进行检测。室内生物活性检测结果表明,取食HGK60玉米心叶的亚洲玉米螟幼虫在3 d后死亡率达100%;HGK60玉米对棉铃虫幼虫有毒杀作用,玉米不同部位对棉铃虫幼虫的杀虫效果存在差异;与非转基因玉米对照相比,取食HGK60玉米叶片一周后的黏虫幼虫体重增长明显受到抑制。田间生物活性检测结果表明,HGK60玉米对于亚洲玉米螟和棉铃虫有很强的杀虫活性,达到高抗级别,对于黏虫有一定的杀虫活性,为抗性级别。     

抗草铵膦除草剂转基因油菜新种质的创制及鉴定北大核心CSCD

草铵膦是一种在世界范围内广泛使用的内吸型除草剂。目前,我国还未研发出具有自主知识产权的抗草铵膦除草剂油菜品种。本研究通过油菜下胚轴遗传转化方法成功将1个新型草铵膦抗性基因Syn1-RePAT转化到甘蓝型油菜中,通过筛选获得了27株阳性单株。利用Southern blot技术筛选出其中的单拷贝T-DNA插入株系,并通过后代分离比检测对重要株系进行了拷贝数验证。利用Inverse-PCR技术对OV40-7、OV40-15、OV40-16和OV40-17等转化体进行T-DNA侧翼序列分析与比对,分离获得了各转基因株系的插入位点信息。对不同转化体株系设计特异性引物,通过PCR技术检测外源基因序列在T1~T3代材料的整合稳定性。RT-PCR和qRT-PCR表达分析证实,Syn1-RePAT转基因在多个转化株系的不同世代稳定超量表达。对T1代转化体进行功能鉴定,各转化体对草铵膦具有良好的抗性,至少可耐受6倍田间推荐施用剂量的草铵膦。本研究所创建的新型抗草铵膦油菜种质资源极具应用前景,为我国抗草铵膦良种培育工作提供了有力支持。     

转基因玉米双抗12-5-21的抗虫性及对草甘膦的耐受性

[目的]评价转cry1Ab/cry2Aj和G10evo-epsps基因玉米双抗12-5的杂交后代双抗12-5-21对亚洲玉米螟、黏虫、棉铃虫的抗性及对目标除草剂草甘膦的耐受性.[方法]分别在6叶期和花丝期、6叶期、花丝期对亚洲玉米螟、黏虫、棉铃虫进行田间人工接虫;自然条件下,收获期剖秆调查双抗12-5-21对鳞翅目害虫...     

bar基因、PAT蛋白和草丁膦的特性与安全性

在转基因技术得到认同并且给全球带来了巨大的经济和社会价值的同时,也引起了人们对其安全性的关注.目前在转基因作物中抗除草剂作物种植面积最大.本文对除草剂草丁膦及其抗性基因之一--bar基因及其产物PAT蛋白的一些特性和安全性作了阐述.bar基因及筛选剂草丁膦在植物基因工程中发挥着重要作用.bar基因无多效性,与食物中的DNA一样安全.PAT蛋白对小鼠无直接毒性,与已知毒素和过敏原无同源性、无糖基化位点,其热稳定性和消化稳定性无食物过敏原和毒素的特性,对人体和动物安全无毒性.草丁膦是一种生物除草剂,在土壤中易被快速分解,作物收获时未检出残留,对哺乳动物无毒性作用.