Bt玉米引出了土壤生态学问题

来自转基因玉米植株中的杀虫毒素可以渗入到土壤中 ,并可持续存留数周。这是纽约大学研究人员发现的 ,随之而来的问题是对土壤生态学的冲击。试验材料是在室内种植的转基因Ｂｔ玉米植株。该玉米可免受钻心虫的危害。此种玉米根系周围土壤提取物中仍含有Ｂｔ毒素 ,并同样可以杀死幼虫 ,其活性可持续２５天。研究人员认为此毒素普遍地影响着土壤生态学。美国目前栽种Ｂｔ玉米约６０００公顷 ,据推测在杀死玉米害虫的同时 ,此种影响可能是有益的。但是该毒素也可能影响土壤中其它有机物或使目标害虫增加抗药性。“如果目标害虫抗性增加 ,用此技…     

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。     

靶标害虫对Bt玉米的抗性发展和治理策略

全生育期有效表达Bt杀虫蛋白的转基因抗虫玉米为靶标害虫的防治提供了新途径。但是,靶标害虫抗性种群的发展严重威胁了转基因抗虫玉米的可持续应用。截止到2018年,已经有13例报道表明靶标害虫对转基因抗虫玉米产生了田间抗性;5例监测结果表明靶标种群没有降低对Bt玉米的敏感性,其中包括转vip3Aa玉米。抗性治理策略成功的关键主要包括:Bt杀虫蛋白的高剂量表达、靶标害虫的隐性遗传、初始抗性等位基因频率较低、不完全抗性、适合度代价等。当抗性为非隐性遗传时,可以通过增加庇护所的种植面积达到延缓抗性发展的目的。     

转Bt基因抗虫棉的生态风险及治理对策

评述了转Bt基因抗虫棉的生态风险及治理对策。其生态风险主要表现在目标害虫的抗性和对非目标生物群落的变化。目标害虫与转基因抗虫棉的互相作用和抗虫棉杀虫毒素的时空表达方式是目标害虫抗性发展的主要途径。在转基因抗虫棉田中,虽然对目标害虫的防治次数大为减少,但害虫和天敌群落的稳定性仍不如常规棉田,某种次要害虫大发生的可能性较大。认为将转基因抗虫棉纳入综合防治体系并培育更加高效的抗虫棉是治理目标害虫抗性和防止次要害虫上升的重要措施。     

转Bt基因玉米叶片次生代谢物DIMBOA和酚酸类物质含量的变化

异羟肟酸和酚酸类物质是玉米植株中重要的次生代谢物,可以帮助抵御多种病原菌、害虫、线虫和其它植物的危害。采用HPL C法研究了Bt玉米34B2 4、G30、农大6 1(Nongda6 1)和14 2 6×14 82以及部分相应的非转基因玉米叶片DIMBOA和酚酸类物质含量的变化。试验结果表明,不同玉米品种之间DIMBOA含量的差异很大;各Bt玉米品种叶片的DIMBOA含量普遍低于相对应的非转基因近等基因系。从不同部位的叶片看,玉米幼嫩叶片中的DIMBOA含量普遍较高;不同品种叶片DIMBOA含量的差异主要表现在幼叶之间,而老叶间的差异普遍较小。无论是Bt玉米还是非转基因玉米,随着生长时间的增加,各品种玉米幼苗全株叶片的DIMBOA含量急剧减少;各品种倒1叶的DIMBOA含量也都随着生长期的增加而减少,倒3叶却没有这样的规律。Bt玉米叶片的DIMBOA含量在单一的干旱胁迫或缺氮胁迫下的变化规律与非转基因玉米相似,即单一的干旱胁迫或缺氮胁迫下玉米各部位叶片的DIMBOA含量均显著升高;然而,在干旱和缺氮双重胁迫下,Bt玉米14 2 6×14 82在生长的中后期各部位叶片的DIMBOA含量却低于正常生长条件,明显不同于非转基因玉米的变化规律。与相应的非转基因近等基因系相比,虽然Bt玉米中香草酸和丁香酸的含量没有显著减少,但阿魏酸的含量显著降低。这一结果表     

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。     

转基因植物Bt抗性管理

苏云金芽孢杆菌Bt δ-内毒素是一种潜在的抗虫(如欧洲玉米螟虫)杀虫剂。目前,已将编码这种蛋白的基因导入各种作物。但人们关心的是,这些转基因植株对昆虫的抗性会持续多久。对此,D.N.Alstad和D.A.Andow在“科学”杂志上报道,他们利用计算机模拟法设计了延长转基因Bt植物抗性的     

昆虫对转Bt基因作物的抗性及对策

本文主要总结了近年来害虫对表达苏云金芽胞杆菌( Bacillus thuringiensis, Bt)杀虫毒素的转基因作物在实验室和自然田野环境下产生抗性的现状,及研究表明害虫产生抗性可能的机理,简单地讨论了昆虫抗性遗传机制对转基因作物持续性应用可能造成的影响和目前延缓昆虫产生抗性的策略.最后探讨了未来新的转基因技术的发展前景和延缓昆虫抗性策略的发展方向.     

转基因棉花Bt毒蛋白的表达及其生态学效应

苏云金杆菌毒蛋白 (Bacillusthuringiensisgtoxicprotein)基因导入棉花植株后获得的转Bt棉可以特异性地毒杀棉铃虫及鳞翅目的一些其它害虫 ,有效地保护棉花植株不受此类棉花害虫的危害。Bt毒蛋白在棉花植株中的表达受一些内外界因素的影响而呈明显的时空变化。转Bt棉除了严重影响靶标害虫自身外 ,还能对其它一些非靶标昆虫和环境产生影响。另外 ,该文还对害虫对Bt棉的抗性以及防止害虫产生抗性的治理对策进行了综述     

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.     

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。     

Bt遗传工程植物获EPA批准

美国环保署(EPA)首次批准限量注册含苏云金芽孢杆菌(Bt)毒素基因的遗传工程植物。EPA认为,这种“植物杀虫剂”能降低常规杀虫剂的用量,并降低对公众健康和环境的危害,在掌握一定数据的 基础上,EPA确信使用这些Bt植物杀虫荆对公众健康、其它非目标微生物及环境没有危害。限量注册的目的是允许各公司开发植物杀虫剂,产生大量玉米,棉花及马铃薯种子。这一行动将推动新型杀虫剂产品的商品化。工程化的马铃薯、玉米或棉花植株均产生与在细菌中天然产生的相同的昆虫毒索(“δ-内毒     

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。     

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。     

Bt Cry毒素抗虫模拟物靶向创新设计

Bt Cry毒素是当前研究最深入、应用最广的生物抗虫蛋白，对农业害虫的绿色防治发挥了重大作用。然而，随着其制剂和转基因抗虫作物的广泛应用，由此驱动诱发的靶标害虫抗药性及潜在生态安全风险等问题日益凸显。探寻具备模拟Bt Cry毒素杀虫功能的新型抗虫蛋白材料，不仅可为农作物持续健康生产保驾护航，也能在一定程度上缓解靶标害虫对Bt Cry毒素的抗药性压力。近年来，笔者团队以抗体“免疫网络学说(immune network theory)”中Ab2β类型抗独特型抗体(anti-idiotype antibody, Anti-Id)具备模拟抗原结构和功能的特性为理论依据，借助噬菌体展示抗体库及特异性抗体高通量筛选与鉴定技术，设计Bt Cry毒素抗体为包被靶点抗原，从噬菌体抗体库中靶向筛选到了一系列具备模拟Bt Cry毒素抗虫功能的Ab2β类型抗独特型抗体(即Bt Cry毒素抗虫模拟物)，其中活性最强的Bt Cry毒素抗虫模拟物对靶标害虫的致死率接近相应原Bt Cry毒素的80%，初步实现了Bt Cry毒素抗虫模拟物的靶向设计。本文从理论依据、技术条件、研究现状等方面进行系统概述，并就相关技术发展...     

受体介导的鳞翅目昆虫对Bt毒素抗性机制进展

苏云金芽孢杆菌作为一种对人畜安全、环境友好型绿色杀虫剂在全球被广泛使用。Bt毒素与昆虫中肠上特定毒素受体结合并发挥作用,形成毒素穿孔导致昆虫死亡是其重要的杀虫机制之一,靶标害虫对Bt毒素产生抗性是制约转Bt作物长期有效种植和Bt毒素持续使用的重要因素。文中从鳞翅目昆虫中肠细胞Bt毒素重要受体的研究阐述昆虫对Bt的抗性机制,为Bt抗性机制的深入研究和对害虫的防控与治理提供了一定的理论参考。     

Bt毒蛋白Cry1Ac在人造土壤中对赤子爱胜蚓毒理及生化影响

Bt毒素能通过转基因作物的花粉、根和残株进入土壤.为评估转基因作物对土壤动物的影响,本文模拟转基因棉的Bt毒素进入土壤的发生程度,用含不同浓度Bt毒蛋白Cry1Ac的人造土壤处理蚯蚓,测定蚯蚓存活率、重量变化及体内总蛋白含量和过氧化氢酶(CAT)、乙酰胆碱酯酶(AchE)、谷胱甘肽-S-转移酶(GST)和纤维素酶活性.结果表明,Bt毒蛋白对蚯蚓的生物量和生理水平影响均不明显,不存在急毒性和亚致死毒性影响,对蚯蚓比较安全.     

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。     

Cry毒素自然进化与作用机制研究进展

苏云金芽胞杆菌(简称Bt)产生的杀虫Cry毒素被广泛的运用于转基因作物害虫的有效防治。在Cry毒素家族中,Cry毒素的三维结构域引导它们自然进化,并产生大量结构和行为方式相似但在不同的昆虫中表现出不同特异性的Cry蛋白,同时Cry毒素家族也是对昆虫特异性分子研究的基础。简述了Bt本身及其发展历程,还详细阐述了Cry毒素在自然中完成昆虫特异性的进化及其作用机制。最后,对于Cry毒素杀虫活性的进化提出了一般性的策略。     

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。