论我国转基因抗虫棉育种
转基因抗虫棉赣棉15号的选育及栽培技术
转基因抗虫棉赣棉15号的选育及栽培技术
李永旗;孙亮庆;杨笑敏;夏绍南;聂樟清
【期刊名称】《中国棉花》
【年(卷),期】2024(51)3
【摘要】赣棉15号是江西省经济作物研究所培育的转基因抗虫常规棉品种,2022年通过国家农作物品种审定委员会审定。
在长江流域棉区,其春播生育期122 d,单株结铃29.3个,铃重5.65 g,衣分39.65%,株高118.2 cm;2018―2019年长江流域中熟常规棉区域试验中,赣棉15号2年平均666.7 m^(2)籽棉、霜前皮棉产量分别为263.7 kg、99.9 kg,比对照GK39增产4.8%、0.5%。
主要介绍了赣棉15号的选育过程、特征特性及栽培技术要点。
【总页数】3页(P53-55)
【作者】李永旗;孙亮庆;杨笑敏;夏绍南;聂樟清
【作者单位】江西省经济作物研究所;江西省农业技术推广中心
【正文语种】中文
【中图分类】S51
【相关文献】
1.转基因抗虫棉新品种赣棉杂GZ8的选育及栽培技术
2.转基因抗虫棉杂交种赣棉KS002选育及配套栽培技术
3.转基因抗虫棉赣早棉5号的选育及配套栽培技术
4.优质转基因抗虫棉赣棉18号的选育及栽培技术
5.早熟抗虫棉品种赣棉02的选育及栽培技术要点
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转基因抗虫棉品种——中棉所3018
2 - 3 纤维 品质
经 农 业 部 棉 花 品 质 监 督 检 验 测 试 中 心 测 定 ( HV I C C校准 ) , 2 0 1 3 -2 0 1 4年 中棉 所 3 0 1 8纤 维 品
5 . 6 %,反 射率 7 7 . 1 %,黄度 8 . 1 ,长 度 整 齐度 指 数 8 5 . 0 %, 纺 纱均 匀性 指数 1 3 7 . 6 。
2 . 4 抗病 、 抗 虫性
2 特 征 特 性
2 . 1生 物学特 性 中棉 所 3 0 1 8为转 抗 虫基 因常 规 春 棉 品种 . 生
色泽 洁 白 。
2 . 2 产 量表 现
2 0 0 7年 在 中棉所 试 验 田( 河南 省 安 阳县 ) 配 制
组合鲁棉研 2 1 × 库车 . 6 , 同年 F 进行南 繁加代 。
2 0 0 8年在 中棉所 枯 萎病 、黄 萎病 混 生 试验 地 种植
2 0 1 3 —2 0 1 4年 区域 试 验 中 ,该 品 种平 均 每 公 顷产 籽棉 3 9 3 4 . 5 、皮 棉 1 5 9 6 . 0 k g 、 霜 前 皮 棉 1 5 1 2 . 0 k g ,分别 比对 照鲁 棉研 2 8增 产 7 . 4 %、 6 . 8 %
中 国棉 花 ・转 基 因抗 虫 棉 品种 — — 中棉 所 3 0 1 8・ 2 0 1 7 , 4 4 ( 2 ) . 3 0 , 4 6
转基 因抗 虫棉 品种— — 中棉 所 3 0 1 8
姚 金波 , 张 永 山 , 陈伟 , 李燕 , 褚丽, 刘 海菊 , 郭 香墨
转基因抗虫棉
转基因抗虫棉存在的问题1抗虫性的时空变化转基因抗虫棉抗虫的时空性包括两个方面, 一是指棉株不同的发育时期对棉铃虫的抗性不同,二是指棉株的不同部位、不同器官的抗虫能力也不同。
研究表明,抗虫棉的抗虫性随着棉株生育期进展而降低,即抗虫棉的杀虫活性主要在棉铃虫的一代和二代,而在第三、第四代时明显降低;在同一时期内,棉株营养器官的抗虫性较生殖器官要强,即叶(蕾(铃(花,其中以花蕾的抗性最弱,棉田中的幼虫多在花蕊中找到。
所以,转Bt基因棉在受二、三代棉铃虫危害较重的黄淮海棉区抗虫性比较好,而在受三、四代棉铃虫危害较重的长江流域棉区抗性较弱。
2抗虫范围狭窄,抗虫强度差现有抗虫棉的抗性比较单一,只对棉铃虫、红铃虫等少数鳞翅目害虫有杀虫效果。
而危害棉田的害虫极多,抗虫棉对他们没有抗性。
此外,转基因抗虫棉仅对低龄幼虫抗性较强,而对高龄棉幼虫效果不明显。
因而抗虫棉在棉花生长后期仍要一定的农药防治。
3害虫抗性的问题用抗虫棉在室内逐代汰选棉铃虫初孵幼虫,抗虫棉对汰选种群的抗性等级由“高抗”级分别降低为“抗”和“中抗”级。
大量实验表明,棉铃虫对抗虫棉会产生抗性。
这就存在着不仅Bt抗虫棉失效,而且Bt生物农药失效的巨大隐患。
4安全性问题转基因抗虫棉的安全性问题包括三个方面的问题:一是抗虫棉对环境或生态的影响;二是棉铃虫产生抗性的隐患;三是抗虫棉的棉子及其加工品对人、动物的影响中国转基因抗虫棉的发展对策对于转基因抗虫棉,我国政府有关部门坚持“积极、稳妥、科学、合法”的原则,积极扶持发展转基因抗虫棉。
按照“降低成本、增加效益、提高竞争力”的要求,通过种植转基因抗虫棉,减少农药投入及施药用工,提高棉花单产,进一步增强国产棉花的竞争力。
1关于转基因抗虫棉的研究对策1.1培育转多基因抗虫棉。
研究表明,单价基因抗虫棉产生抗性个体的机率为10-6,而双价基因抗虫棉则为10-12。
目前已发现的抗虫基因有Bt基因、CpTI基因外,还有淀粉酶抑制剂基因、外源凝集素基因、几丁质酶基因、蝎毒素基因、脂肪氧化酶基因等,并将会不断发现新的抗虫基因。
转Bt基因抗虫棉在棉田害虫综合治理中的作用及生态风险
转Bt基因抗虫棉在棉田害虫综合治理中的作用及生态风险摘要综述了我国转Bt基因抗虫棉的研究应用现状,转Bt基因棉在害虫综合治理中的作用以及种植转Bt基因棉的生态风险及对策,包括对非目标昆虫及天敌的影响,害虫产生抗药性以及治理对策,从而为今后正确评价转Bt基因棉在该区种植中的生态安全性,充分发挥其在害虫治理中的作用提供依据。
关键词转Bt基因棉;害虫综合治理;生态风险;对策1转Bt基因抗虫棉的研究及应用现状将苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)杀虫蛋白基因导入棉花,其对敏感害虫毒力高,对人畜、捕食性天敌安全,不污染环境。
我国自1986年将棉花抗虫基因工程研究列为国家“863”计划的重点课题以来,已取得了较大的进展,1990年范云六等首先分离克隆出Bt基因,中国农业科学院生物技术所谢道昕等于1991年采用花粉管通道法,首次成功地将苏云金芽胞杆菌的aigawai7-29和KurstakiHD-1杀虫基因分别导入中棉所12等4个棉花品种(系),并在转育棉株中得到表达。
中国农业科学院棉花研究所20世纪90年代初率先通过生物技术与常规育种技术相结合的技术途径,把Bt基因导入综合性状优良的中棉所系列品种中,育成了中棉所29、中棉所30、中棉所38、中棉所39、中棉所40等抗虫品种,中国农业科学院生物技术中心郭三堆研究员通过自己构建的Bt基因育成了国抗一号、GK19、GK22和具有Bt+CPTⅠ基因的双价抗虫棉SGK321等品种(系);南京农业大学作物遗传育种系张天真育成了南抗3号;山西省农科院棉花所育成了晋棉26号。
2转Bt基因抗虫棉在综合防治(IPM)中的作用常规棉田,化学防治是主要防治措施,但大量用药也直接改变了棉田其他害虫的种群动态;转Bt基因抗虫棉品种在棉铃虫重发棉区都表现出较好的抗虫性,抗虫能力均在80%以上,减少化学农药用量50%~80%,有效地减轻了环境污染,保护了天敌的种群数量,加强了对部分害虫的自然控制作用,促进了棉田乃至整个农田生态系统的良性循环。
转基因抗虫棉高产配套技术 张祥
(2) 因种栽培问题 由于抗虫基因的导入以及导入对象的遗传基础不同,形成
的棉花抗虫品种的生长发育特性发生了一定程度的改变,这些
特性的改变要求棉花在生产过程中采取相应的技术,才能有利 于品种丰产性的充分表达,实现丰产丰收。在因种栽培上,特
别是棉花本身的个体营养生长和生殖生长的协调能力,对营养
的需求特点,株型与个体产量、群体产量的关系等方面是棉花 在生产上需要重点关心问题,因为这些内容与棉花本身产量和 品质的形成直接相关。
四、 转基因抗虫棉生育类型
两旺型:
在营养生长方面表现为株高日增量、LAI增长量都较
大,株高较高,最大LAI也较大;而在生殖生长方面 又表现为现蕾和成铃强度大,营养器官和生殖干重都 较高,最终表现为产量高。 我们研究认为:抗虫棉杂交种中棉所29、鲁棉研15、
高品质棉杂交种科棉3号,双价抗虫棉中棉所41、苏杂
(2) 生育障碍治疗阶段 针对转基因抗虫棉在生产上出现的问题,使得广大科技工作 者认识到Bt基因的导入,使棉花的生育特性发生了一定的变化, 对此展开了深入的研究发现,转基因抗虫棉在Bt基因导入后,在 棉株的营养生长和生殖生长在不同的品种(系)间呈现不同的变 化,这些变化与品种(系)本身的遗传基础及导入的抗虫基因的 构建有关。由于各个品种(系)的遗传基础及导入基因构建上的 不同,生长发育特性也有明显的变化,如果栽培技术应用不当, 就会使生长发育向相反的方向进行,最终造成生育障碍,表现营 养生长过旺、蕾铃脱落严重、早衰等特征。因此,此阶段转基因 抗虫棉栽培主要是针对其在生产上出现的问题,通过研究找出解 决的办法,保证其生长和发育的正常进行。
(1)优化密度的确定
根据叶龄模式原理和群体质量理论,确 定密度的方式如下。合理密度x(株 /666.6 m2)=适宜的总果节量y/单株有效 果节数n,即x=y/n 群 体 适 宜 总 果 节 量 y ( 万 个 /666.6 m2 ),通过多年试验总结测出,各品种 在当地往往为一个常数,根据现有品种 的 株 型 , 南 方 棉 区 每 666.6 m2 变 动 在 20~22万左右,北方棉区变动在22~24万。
中国转基因抗虫棉的研究历程与展望正文
中国转基因抗虫棉的研究历程与展望——基因工程研究进展作业生物技术B1104刘岩0514110410转基因抗虫棉也称为转Bt基因抗虫棉。
它是将苏云金芽孢杆菌的Bt基因导入到受体细胞(转基因抗虫棉的叶肉细胞)中。
苏云金芽孢杆菌的代谢过程中能产生一种Bt杀虫蛋白,它对多种害虫具有毒杀作用,作为生物农药广泛使用在蔬菜、瓜果等作物上。
通过根癌农杆菌介导等方法将Bt基因转入棉花植株的细胞中后,棉株体内也能合成Bt杀虫蛋白。
[1]转Bt基因抗虫棉的杀虫谱因Bt基因不同而存在差异。
我国现有的转基因抗虫棉对棉铃虫、红铃虫、卷叶虫等鳞翅目的害虫具有非常显著的抗性。
抗虫棉的研究源自国家高技术研究发展规划(863计划)的组织和实施。
为了迎接世界新技术革命和高技术竞争的挑战,邓小平同志发出了“发展高科技,实现产业化”的号召,并于1986年3月亲自批准启动了863计划,包括农业生物技术领域在内的中国高技术研究发展由此掀开新的篇章。
邓小平同志高度关心中国农业的发展,他曾精辟地指出:“将来农业问题的出路,最终要由生物工程来解决,要靠尖端技术。
”正是在这一思想的指引下,根据当时农业生产的迫切需求,抗虫棉研究迅速上马,并列为重大关键技术项目。
中国科学家仅用5年,不到国外公司一半的时间,就获得了抗虫效果显著并有生产应用潜力的转基因棉花株系,实现了跨越式发展。
我国转基因抗虫棉研究起步于20世纪90年代,至2007年,国审抗虫棉品种近70个,省审品种超过100个,累计推广面积达到1.26亿亩,节约农药7000万公斤,产生的社会经济效益超过200亿元。
中国农科院郭三堆教授利用现代基因工程技术,设计并构建了可同时表达Bt 杀虫基因和豇豆胰蛋白酶抑制剂基因的双价杀虫基因植物表达载体,并将带有单价、双价杀虫基因的植物表达载体导入棉花,创造出具有我国知识产权的单价、双价转基因抗虫棉.该项成果打破了美国的垄断,使我国抗虫棉研究步入国际领先行列,在减少农药使用量、减少环境污染、增加农民收入等方面产生了巨大的效益。
转基因抗虫棉生长综述
转基因抗虫棉生长综述转基因抗虫棉大面积种植后,棉田化学农药的用量大幅度减少,棉田昆虫群落的结构发生变化,害虫的地位发生演变[1],甜菜夜蛾、斜纹夜蛾等害虫上升为主要害虫,对我国棉花生产构成新的威胁。
然而我国目前的转基因抗虫棉杀虫谱单一,对甜菜夜蛾、斜纹夜蛾等害虫不具抗性,因此培育新型转基因抗虫棉防治甜菜夜蛾、斜纹夜蛾等害虫的意义重大。
近年中国农业科学院棉花研究所成功将Cry2Ab基因转入棉花,获得了转Cry1Ac+Cry2Ab基因棉花新材料。
为明确转Cry1Ac+Cry2Ab基因棉花对棉田天敌的影响,系统研究了转Cry1Ac+Cry2Ab基因棉品系对小花蝽、龟纹瓢虫和中华草蛉生长发育的影响,旨在保护生态环境,为转基因棉花环境安全研究积累科学数据,为我国转基因棉花的安全管理提供科学依据。
1材料与方法1.1试验材料转Cry1Ac+Cry2Ab基因棉花材料为2009002,简称双价棉;转Cry1Ac基因棉花品种为中棉所45,简称单价棉;常规棉花品种为中棉所49,简称常规棉,均由中国农业科学院棉花研究所遗传育种研究室提供。
1.2试验方法在本所试验农场分别种植上述转Cry1Ac+Cry2Ab基因棉花、转Cry1Ac基因棉花和常规棉花,每品种种植666.7m2。
试验在棉花生长的蕾期进行。
采集不同棉花品种的上部嫩叶,饲喂由本所养虫室提供的室内饲养的初孵棉铃虫幼虫24h后备用;分别从常规棉田采集小花蝽、龟纹瓢虫和中华草蛉的卵,室内室温下孵化出幼虫;试验在小试管(直径20mm,长100mm)中进行,在常规棉品种棉叶上接入足够量上述棉铃虫初孵幼虫,每个试管中放置1头天敌,每重复30个试管,均为3次重复。
每天更换棉铃虫初孵幼虫,调查记载天敌的生长发育情况,直至全部死亡。
1.3数据处理数据采用DPS7.05LSD法进行多重比较。
2结果与分析2.1对小花蝽生长发育的影响3种不同类型品种棉花对小花蝽若虫发育历期和成虫寿命的影响见表1。
棉花抗虫育种
单价抗虫棉培育
我国抗虫棉研究起步于20世纪90年代,谢道昕等首 次报道将苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白导入棉花获得 转基因植株。 中国农科院生物技术研究所郭三堆等于1992年人工 合成了GFMcrglA-cryBt基因。使我国成为继美国之 后世界上第二个拥有Bt基因自主知识产权的国家。 1993年中国农科院与合作单位通过花粉管通道法,农 杆菌介导法和基因枪轰击法转基因技术将Bt基因导入 我国主栽品种中棉12、泗棉3号和晋棉7号,获得了我 国第一代转Bt基因抗虫棉。 1998年晋棉26号(GK95-1)、国抗棉1号和国抗棉2 号分别通过了山西省、安徽省和山东省审定。
1.棉花抗虫的机制 棉花抗虫机制主要包括生化抗虫、形态抗虫。 无蜜腺 光滑性 多毛 鸡脚叶 生化抗虫 窄卷苞叶 红叶 铃壳厚度 铃壁组织增生 棉酚 类黄酮化合物 渗透压 无机盐
形态抗虫
2.作物抗病虫育种的途径 • 2.1加强种质资源的研究与利用 • 加强抗病虫的棉花种质资源的收集、保存、 创新、评价和利用工作,鉴定筛选急需的 抗性基因,通过外源基因导入创造新型抗 源材料,是棉花抗病虫育种的基础工作和 重点工作。
• 2.2常规育种 • 常规育种包括:引种、选择育种法、杂 交育种法、回交转育法、远缘杂交、诱 变育种。 • 通过各育种途径将抗虫与高产、优质性 状结合起来,培育出优良的抗虫品种或 杂种棉。
• 2.3生物技术育种: • 转基因抗虫育种、基因工程抗病育种。 • 利用基因工程技术,修饰微生物本身基因 以提高其对病虫的感染力,或与异源病毒 重组以扩大其宿主范围,或将外源激素、 酶和毒素基因导入杆状病毒基因组以增强 其致病作用;
棉铃虫
传统的病虫害防治方式
培育抗虫品种棉花虫的重要意义: 培育抗虫品种棉花虫的重要意义:
转基因抗虫棉的培育过程
转基因抗虫棉的培育过程随着全球人口的增长和农业需求的增加,农作物病虫害问题日益突出,传统农药防治手段面临着限制和挑战。
为了解决这一问题,科学家们研究出了转基因技术,通过转基因技术培育出抗虫棉,从而提高棉花产量和质量,降低农药使用量,减少环境污染。
转基因抗虫棉的培育过程主要包括以下几个步骤:1.选取抗虫基因:选择具有抗虫特性的基因作为转基因抗虫棉的材料。
这些基因可以通过自然产生的抗虫物质,在转基因抗虫棉中发挥相同的功能。
常用的抗虫基因包括Bt基因、Cry基因等。
2.构建转基因质粒:将选取的抗虫基因与转基因质粒载体进行连接。
转基因质粒是一种具有特定功能的DNA分子,可以将选取的基因导入到棉花细胞中。
常用的转基因质粒载体有pBI121、pCAMBIA1300等。
3.转化棉花胚性培养:将转基因质粒导入到棉花胚性组织中。
首先,通过切割幼嫩的棉花胚珠,得到碎片组织。
然后,将转基因质粒通过基因枪等手段导入到棉花胚性组织内。
转基因质粒会与棉花细胞的染色体融合,形成转基因组织。
4.再生植株培养:将转基因组织培养在含有适宜营养物质的培养基上进行培养。
转基因组织经过分裂和分化,最终发育为幼苗。
经过再生培养,可以得到许多转基因植株。
5.筛选抗虫转基因植株:通过PCR等分子生物学技术,筛选出带有抗虫基因的转基因棉花植株。
这些植株具有抗虫特性,可以抵抗常见的棉铃虫等害虫的攻击。
6.比较试验:将抗虫转基因植株与常规棉花品种进行比较试验。
比较试验包括生长特性、产量、纤维品质等方面的比较。
通过比较试验,可以评估抗虫转基因棉花的效果和优势。
7.田间试验:在田间条件下进行转基因抗虫棉的试验种植。
通过观察和分析抗虫转基因棉花在实际生长环境下的表现,可以更全面地评估其抗虫效果和农艺特性。
8.安全评估:进行对抗虫转基因棉花的安全评估,包括食品安全、环境影响等方面。
确保转基因抗虫棉花对人体和环境的影响符合安全标准。
9.市场推广:在安全评估通过后,将转基因抗虫棉花推广到市场。
国产转基因抗虫棉技术集成创新与推广应用
国产转基因抗虫棉技术集成创新与推广应用国产转基因抗虫棉技术集成创新与推广应用近年来,随着生产力不断提高,种植业也不断发展,但农业生产中的虫害问题仍然是个重要的难题。
虫害会直接影响农业收成和农民的收入,甚至威胁人类食品安全。
随着科技的发展,转基因技术成为了一个解决虫害问题的强有力工具。
本文将围绕“国产转基因抗虫棉技术集成创新与推广应用”这一话题进行阐述。
第一步,探究转基因技术在棉花抗虫方面的应用。
棉花是全球最重要的经济作物之一,但同时也是最受虫害威胁的作物之一。
因此,抗虫棉的研究一直是种植业研究的热点之一。
转基因技术可以使棉花在基因水平上获得更强的抗虫能力,同时还能保证棉花的其他优良品质和产量。
转基因抗虫棉是利用细菌基因工程技术,将一种具有强效杀虫基因的细菌基因转入棉花基因组中,从而达到防止害虫侵袭的目的。
该技术的出现对农业生产和环境保护都有一定的推动作用。
第二步,分析国产转基因抗虫棉花技术的创新。
在国内,转基因抗虫棉花的研发已经有一定的历史,但也还存在着一些问题。
例如,由于基因层面上存在差异,转入不同基因的棉花的抗虫性能不相同。
此外,由于技术的复杂性,国内的转基因技术水平一直较低,上市的抗虫棉缺乏新的变型,种植品种缺乏更新。
针对这些问题,我们需要进一步加强转基因抗虫棉花技术的研究和创新,从而提高这项技术在实践中的可行性和适用性。
第三步,探究转基因抗虫棉花技术的推广应用。
转基因抗虫棉花技术目前已经有了一定的成果,许多国家和地区都在实行抗虫棉花种植生产。
我国作为棉花生产大国,一直在积极探索转基因抗虫棉花在实践中的推广应用。
然而,由于人们对转基因技术的认知存在一定的误区和偏见,转基因抗虫棉花在我国的推广和应用一直受到一定的限制。
因此,在推广转基因抗虫棉花技术时,我们需要加强对公众的宣传和教育,纠正公众对转基因技术的错误认知,并尽最大努力保障人类食品安全和生态环境。
综上所述,国产转基因抗虫棉技术集成创新与推广应用,可以有效解决棉花生产中的虫害问题,从而推动国内种植业的发展,提升棉花产量和品质。
转基因抗虫棉杂交种中棉所71选育报告与栽培要点
属转 B 基 因棉 花 品种 。植 株塔 形 , 高 中等 , t 株
生 长势较 强 , 透 性 较 好 。茎 秆 中下 部 粗 壮 , 部 通 上
较 细软 , 铃 多 时 易 弯 头 。 叶 片 中 等 大 , 绿 色 。 结 叶
花 药 白色 。铃 卵圆 形 , ~ 5室 , 铃性 较强 。株 高 4 结 1 0c 左 右 , 枝 2 ~ 2 2 m 果 O 2个 , 株 成 铃 3 . ~ 单 08
Y G D i a g H i0 in Z U Gunyn K N n -igM E G Q n-i, AN a- n ,Z OU Xa- a , HO a -i , UA G Dogpn , N igqn WAN a-eg P IXa-u MA Xo gfn g j G H i n ,E ioy , in-eg f
5抗 棉 铃 虫 鉴 定 结 果
棉 花研 究 所 以 “ 6 8 为 母 本 、 13” 中棉 所 4 1为 父 本 配 制 的杂 交棉 F 。核心 亲本 自 2 0 0 3年 开始连 年 自交 保 纯 。该杂 交种 2 0 0 4年 在 安 徽 望 江 、 湖北 荆 州 等 地 参加 杂交 组合 筛选 试 验 , 现 突 出 ,0 5年 参加 表 20 湖 北省 棉 花 品 种 区试 预 试 ; 0 6 2 0 2 0 - 0 7年 参 加 湖 北 省棉 花 品种 区域 试 验 ; 0 8年 参 加 湖 北 省 小 面 20 积 生产试 验 与示范 ;0 9年 2月 获得农 业部 颁发 的 20
育 壮苗 。
9 . 6 。2 0 98 % 0 8年在 荆 州 市 菱 角湖 农 场 生 产示 范 ,
密度每公 顷 2 2 株 , 公 顷实收 皮棉 l 9 . g . 万 每 7 4 6k ,
转抗虫基因三系杂交棉分子育种技术
转抗虫基因三系杂交棉分子育种技术体系2005年8月23日,农业部科教司组织专家对中国农业科学院生物技术研究所郭三堆研究员主持完成的“转抗虫基因三系杂交棉分子育种技术体系”进行了成果鉴定。
该项成果属国家863计划重点支持项目。
农业部科教司石燕泉副司长主持了鉴定会,科技部生物技术发展中心安道昌副主任、科技部农社司王震处长、中国农科院刘旭副院长,以及院科技管理局和生物技术所的领导等参加了鉴定会。
由李振声院士、戴景瑞院士等专家组成的鉴定委员会,认真听取了郭三堆研究员的课题综合研究报告,仔细审阅了相关技术资料和证明材料,通过质询和讨论,一致认为,该成果将基因工程技术和杂种优势利用相结合,攻克了三系杂交棉恢复系狭窄、抗虫性缺乏、可育性不稳、以及杂种优势不明显等一系列重大难题,取得了以下几个方面的重要创新:1、采用基因工程技术,在原单价、双价抗虫基因研究的基础上,研制成功融合抗虫基因及其高效表达载体,有效地解决了转基因棉花中两个抗虫基因难以同步高效表达的问题。
2、通过农杆菌介导和花粉管通道技术途径将抗虫基因导入优良棉花品种,获得了抗虫性达90%以上的新种质材料和新品种(系)40多个,为三系杂交棉的选育提供了丰富的抗虫保持系材料。
3、以大量抗虫保持系和陆地棉常规不育系26A(104-7A的衍生系)为基础材料,通过回交转育和分子鉴定,育成了27个(单价7个、双价20个)抗虫性稳定、不育率和不育度均达100%的陆地棉细胞质雄性不育的抗虫不育系。
4、采用基因工程技术和回交转育方法,将抗虫基因导入产量、品质优异的常规恢复系18R、19R、20R 中,育成了7个(3个单价、3个双价、1个融合)恢复率达100%的抗虫强恢复系。
5、用3个常规优异恢复系和7个转抗虫基因的强恢复系与抗虫不育系组配,选育出一批比对照常规抗虫棉增产显著或品质优良、抗虫性强的新组合。
其中,sGKz8在2003-2004年全国品种区域试验中,籽棉、皮棉、霜前皮棉分别为对照品种中棉所41的121.1%、126.4%、129.2%,均居第一位,2005年通过国家审定,是我国第一个转双价抗虫基因的三系杂交棉新品种;另有GKz28、sGKz6、sGKz34共3个组合正在参加全国区试。
中国转基因抗虫棉的应用及发展对策
present , t he following problems were found in t he insect2resistant cotton in China , i. e. resistance varies according to time and space , bollworms , re2 sistance to t ransgenic insect2resistant cotton , t he resistance of t he present insect2resistant cotton is only effective in killing lepidopter , t he existence of decreasing resistance and t he safety of t ransgenic insect2resistant cotton. The main measures to solve t hese problems are seeking and selecting broad2 spect rum gene , adopting special promoter , con2 st ructing multivalent insect2resistant gene cotton , st rengt hening t he planting management and safety st udy of t he t ransgenic insect2resistant cotton. Key words : t ransgenic insect2resistance cotton ; de2 velop ment ; problem ; safety ; measures
论我国转基因抗虫棉育种
上 .我 市 引种 抗 虫 棉 可减 少用 药 6 以上 。 O
择 , 基 因抗 虫棉 已显 示 出无 可 比 拟 的 优 势 .还 分 析 总 结 了转 转 基 因抗 虫棉 的现 状 。 并针 对 当前 存 在 的主 要 问题 . 究提 出转 研 基 因抗 虫棉 育 种 发展 趋 势
对结实不 利 , 毕节地 区北部 的威宁、 大方 等地虽 日照和辐 射占 优势 . 但气温 低 , 不利于草坪草生 长。 以对于冷季型草坪草种 所
子 生 产 较 适 宜 的地 区 是 毕 节 西 南 部 , 些 地 区 日照 辐 射 、 温 这 气 降 雨 月 分 布 等 练舍 指 标 最 台 适 , 次 为 贵 阳一 安 顺 一 六 盘 水 的 其
垒、 卫生 、 持久 由于抗 虫物质 只存在 于棉株 体内, 不易被外界
到几百种害虫相继为害 , 中以棉铃虫 、 其 棉蚜、 棉红铃虫等分布
最广泛 . 害最严重 。 为 棉花害虫的为害 . 对我国棉花生产造成 了 巨大损失。 据统计 , 每年棉花产量损 失 1 ~2 。 5 0 进入 9 年 O 代 肚来 . 由于气候条件 的变化 , 耕作制 度的改革 . 害虫抗药性 的 增强及天敌控制作用的减弱等不可持续发展因索的综 合影响 ,
棉花 自身能 合成杀虫物质 , 有抵 押害虫为 害的能力 ; 是抗 性 二
具有专一性 。 即只杀死 目标 害虫 , 对非害生物 无影响 ; 三是抗性 具有连续性 。即在棉花 生长发育 的任 何时期 . 都可控制害虫为
转基因抗虫棉杂交种创新棉2号的选育与栽培技术要点
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转基因抗虫棉新品种简介
转基因抗虫棉新品种简介文章摘要:近年来,我国选育出一批优质转基因抗虫棉新品种,8个品种通过审定。
现介绍其中5个品种:中棉所41中棉所41是双价转基因抗虫...近年来,我国选育出一批优质转基因抗虫棉新品种,8个品种通过审定。
现介绍其中5个品种:中棉所41中棉所41是双价转基因抗虫棉,由中国农科院棉花研究所和中国农科院生物技术研究所共同选育。
2002年4月通过国家审定。
该品种在黄河流域抗虫棉区域试验,皮棉亩产85.2~99.2公斤,超过对照抗虫杂交棉中棉所29和中棉所38。
在科技部组织的全国抗虫棉联合试验中,皮棉亩产135.7公斤,比美国33B增产15.2%。
在河南、山东大面积生产示范中平均皮棉亩产90公斤以上,比33B增产25%。
绒长29.7毫米,比强度21.9cN/tex,马克隆值4.6。
抗病虫性突出:含有Bt和CpTI 双价抗虫基因,抗虫性有双重效果,尤其中后期抗虫性显著高于33B。
抗枯萎病耐黄萎病。
中棉所45 中棉所45是双价抗虫棉新品种,由中国农科院棉花研究所和中国农科院生物技术研究所共同选育。
2003年通过国家审定,属中熟品种类型。
该品种在黄河流域麦套棉棉花品种区域试验,平均皮棉亩产86.5公斤,比对照中棉所19增产12.8%。
绒长30.1毫米,比强度22cN/tex,马克隆值4.8。
抗病性强,枯萎病指9.3,黄萎病指13.2。
SGK321SGK321是中早熟抗虫棉品种,由石家庄市农业科学研究院与中国农科院生物技术研究所合作,将外源Bt+CPTI抗虫基因导入“石远321”中育成,已通过国家审定。
在河北省抗虫棉区域试验,皮棉亩产78.85公斤,比对照抗虫棉品种“新棉33B”增产3.9%。
绒长28.4毫米,比强度20.1cN/tex,马克隆值4.2。
中棉所47中棉所47为国产双价抗虫杂交棉,2004年7月通过国家审定。
母本为丰产抗病品系P-7,父本为sGK-中23。
黄河麦套棉区试,皮棉产量和霜前皮棉产量分别为111.4公斤/亩和107.4公斤/亩,分别比对照增产34.2%和36.1%。
S20135422刘晓倩我国转基因抗虫棉的发展
我国转基因抗虫棉的发展作物刘晓倩 S2*******摘要:棉花是我国最重要的经济作物之一,抗虫棉的研制成功与大规模产业化在保障我国植棉业的稳步发展、促进棉纺工业的快速增长、保护环境、增加农民收入和促进农业可持续发展方面作出了重要贡献。
我国转基因抗虫棉研究起步于20世纪90年代,1992年人工合成了GFM crg lAcryBt基因,1995年研制成功了CrylA+CPTI双价抗虫基因,并相继育出了单价、双价和杂交抗虫棉新品种。
作者回顾了转基因抗虫棉的研究历程,介绍了抗虫棉的抗虫特性研究,安全性研究及抗虫棉的产业化进程,继而提出我国现阶段抗虫棉发展遇到的问题,并对抗虫棉的深化研究、未来发展方向作出展望。
关键词:转基因抗虫棉;安全性研究;发展全球人口快速增长使可耕土地愈来愈少,化学农药过度滥用引起生态系统严重破坏,无机化肥不适当地大量使用带来土壤肥力退化,不可降解塑料的白色污染已成为全球一大公害,自然环境破坏引起的气候变暖在进一步加剧,水土流失、土地沙漠化、盐碱化在进一步扩大,人类面临的粮食安全、消除贫困、环境治理和农业可持续发展等问题将更加突出,依靠传统常规的农业技术已不可能有效地解决以上问题。
发展农业生物技术,已成为现代农业生产及至人类生存的战略途径。
国际上许多发达国家制定发展计划,投入巨资、人力和物力,开展转基因植物的研究与产业化。
我国既是棉花生产大国,也是棉花消费大国;棉花既是纺织业的重要原料,也是重要战略物资,栽培面积最高曾达700多万hm2。
20世纪90年代以来,我国内地主产棉区棉铃虫连年大暴发,造成重大经济损失,仅以1992年为例,北方棉区减产皮棉80万t,直接经济损失超过50亿元,间接损失超过100亿元。
棉农谈虫色变,挫伤了农民的植棉积极性,中国植棉面积大幅度下降,全国棉花播种面积由1992年的683万hm2减少到1993年的498万hm2,减少了27%[1]。
此外,1992年仅棉田使用化学杀虫剂15万t以上,中毒人数超过数万人。
转基因抗虫棉的研究历程与展望
中国转基因抗虫棉的研究历程与展望——基因工程研究进展作业生物技术B1104刘岩0514110410摘要:本文从抗虫基因的分离与转基因棉株的获得、转基因抗虫棉品种的转化、转基因抗虫棉研究的现状与进展方面进行介绍,并在此基础上分析探讨了目前培育转基因抗虫棉存在的问题和将来的发展方向。
关键词:转基因抗虫棉研究背景转化方法问题展望正文:转基因抗虫棉也称为转Bt基因抗虫棉。
它是将苏云金芽孢杆菌的Bt基因导入到受体细胞(转基因抗虫棉的叶肉细胞)中。
苏云金芽孢杆菌的代谢过程中能产生一种Bt杀虫蛋白,它对多种害虫具有毒杀作用,作为生物农药广泛使用在蔬菜、瓜果等作物上。
通过根癌农杆菌介导等方法将Bt基因转入棉花植株的细胞中后,棉株体内也能合成Bt杀虫蛋白。
转Bt基因抗虫棉的杀虫谱因Bt基因不同而存在差异。
我国现有的转基因抗虫棉对棉铃虫、红铃虫、卷叶虫等鳞翅目的害虫具有非常显著的抗性。
一、转基因抗虫棉的研究背景(一)抗虫基因分离与转基因棉花植株获得用于植物抗虫基因工程研究的基因很多,但并不是所有的基因均可用于转基因抗虫基因抗虫棉的培育,而应根据棉花自身受害虫的危害情况,有针对性地选择那些对棉花害虫具有较强杀伤作用的基因。
综观国内外的研究现状,目前已用于或正在用于转基因抗虫棉培育的基因主要有以下几类:1.苏云金芽孢杆菌素蛋白基因(Bt基因) Bt制剂作为一种生物杀虫剂在农业上应用已有30余年的历史,虽然它具有专一性强、效果好、对人畜安全等优点,但在自然界被阳光钝化、雨水冲淋,从而限制了其在生产上的广泛应用。
2.蛋白酶抑制剂基因植物蛋白酶抑制剂是自然界含量最为丰富的蛋白种类之一,它广泛存在于植物的各种组织及器官中,其中以种子与块茎中的含量最高,可达总蛋白含量的1%-30%。
蛋白酶抑制剂的种类很多而且自身特点较多。
首先,从杀虫机理上看,其基因产物作用于昆虫消化酶的活性中心,这是酶的最保守部位,突变的可能性很小,基本上可以排除害虫通过突变产生抗性的可能;其次,蛋白酶抑制剂的抗虫谱广泛;另外,蛋白酶抑制剂来源于植物自身,对人畜无害。
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对结实不利,毕节地区北部的威宁、大方等地虽日照和辐射占优势,但气温低,不利于草坪草生长。
所以对于冷季型草坪草种子生产较适宜的地区是毕节西南部,这些地区日照辐射、气温、降雨月分布等综合指标最合适,其次为贵阳→安顺→六盘水的中西部地区。
这是根据草坪草生理特性和我省气候因素综合推断的,是否能完全进行种子规模化生产,最好作适应性试验。
目前我们正在进行草坪草种子生产研究,至于我省草坪草种子生产前景如何,需研究结束方能肯定。
论我国转基因抗虫棉育种张存信(天津市种子管理站 300061)摘要:本文论述了由于棉花害虫为害严重必须进行防治,而化学防治失控必须开辟新途径,利用棉花自身抗虫性是最佳选择,转基因抗虫棉已显示出无可比拟的优势。
还分析总结了转基因抗虫棉的现状。
并针对当前存在的主要问题,研究提出转基因抗虫棉育种发展趋势关键词 转基因 抗虫棉 育种棉花是我国主要经济作物。
近年来,由于害虫为害严重,化学防治失控,不仅造成严重的经济损失,而且污染生态环境。
转基因抗虫棉的培育和应用,为棉花害虫防治开辟了新途径。
为此,总结分析转基因抗虫棉的重要意义、基本概念和分类状况,并针对当前主要问题,研究探讨其发展趋势是十分必要的。
1 转基因抗虫棉育种是生产发展的必然选择1.1 棉花害虫为害严重,必须进行防治棉花是重要的经济作物和纤维作物,也是害虫最多,为害时间最长,为害最严重的作物。
据统计,棉花一生害虫不断,受到几百种害虫相继为害,其中以棉铃虫、棉蚜、棉红铃虫等分布最广泛,为害最严重。
棉花害虫的为害,对我国棉花生产造成了巨大损失。
据统计,每年棉花产量损失15%~20%。
进入90年代以来,由于气候条件的变化,耕作制度的改革,害虫抗药性的增强及天敌控制作用的减弱等不可持续发展因素的综合影响,棉铃虫在我国北方棉田大面积暴发成灾,我国最大的棉产区——黄淮海棉区减产20%~30%,严重减产50%,甚至绝收,每年损失60亿~100亿元,损失之重不次于蝗灾。
我市损失也十分严重。
1.2 化学防治失控,必须开辟新途径人们在长期的生产实践中,总结出了一系列棉花害虫防治措施,其中常用的有化学防治、农业防治、物理防治、生物防治等,并以化学防治为主。
化学农药的大量使用,不仅增加了棉农负担,提高了植棉成本。
据统计,每年棉田用药20次左右,甚至更多,每公顷药费高达1200~1800元;而且污染了环境,伤害了天敌,破坏了生态平衡,害虫产生了抗药性,降低了用药效果。
虽然增加用药剂量或施用杀伤力更大的农药,可解决燃眉之急,但害虫抗药性不断增加,形成恶性循环,其后患无穷;更为严重的是,威胁着人畜安全,挫伤了棉农的植棉积极性。
1.3 利用棉花自身抗虫性,是最佳选择综上所述,世界各国均十分重视探索棉花害虫治理新途径。
其中棉花抗虫性的利用和抗虫棉的培育被认为是当前和今后棉花害虫综合防治的最经济、最有效的方法之一。
人们利用棉花形态抗性和生化抗性培育出的抗虫棉,一般可减少治虫用药10%~20%左右。
如我市推广应用的中棉所36形态抗虫棉。
特别是近年来高新技术的兴起,在实验室内,可将其它生物体如微生物中具有抗虫基因导入棉株体内,使棉花自身获得高水平抗虫能力。
这种转基因抗虫棉育种,就为棉铃虫等棉花主要害虫的有效安全防治,提供了新的技术措施。
目前,我国培育和推广应用的转Bt基因抗虫棉,一般可减少治虫用药50%以上。
我市引种抗虫棉可减少用药60%以上。
1.4 转基因抗虫棉已显示出无可比拟的优势从理论上讲,将外源抗虫基因导入到棉花中,并能稳定地遗传和表达,从而培育成抗虫棉新品种,其具有以下优点:一是棉花自身能合成杀虫物质,有抵御害虫为害的能力;二是抗性具有专一性。
即只杀死目标害虫,对非害生物无影响;三是抗性具有连续性。
即在棉花生长发育的任何时期,都可控制害虫为害;四是抗性具有整体性。
即整个棉株都能得到保护;五是安全、卫生、持久。
由于抗虫物质只存在于棉株体内,不易被外界环境破坏,也不会污染环境;六是经济有效。
与发展新型杀虫剂相比,投资少,见效快。
我市推广应用引种抗虫棉中棉所30等的生产实践,也证明了上述论述。
2 转基因抗虫棉的基本概念和分类就全世界范围而言,抗虫棉目前尚处在研究和生产应用的初级阶段。
在研究上,科学家们使用的抗虫棉抗性分级标准较为复杂和严格;在生产应用上,一般认定为抗虫棉的标准是:能够减少治虫用药20%~50%的棉花品种(系)就属于抗虫棉的范畴。
可见,抗虫棉的抗虫性是有限的,并非万能的“无虫棉”。
目前,抗虫棉分为形态抗虫棉、生化抗虫棉和转基因抗虫棉等三大类。
所谓转基因抗虫棉是指将外源抗虫基因导入棉株体内,而使棉花本身具有抗虫性状的抗虫棉。
自然界中能抗虫的生物很多,人们可将该生物中控制合成抗虫物质的基因分离克隆出来,然后导入棉株体内,获得抗虫的各种类型棉花新品种。
根据导入抗虫基因种类不同,转基因抗虫棉又可分为转苏云金芽孢秆菌毒素蛋白基因(简称Bt基因)抗虫棉、转豇豆胰蛋白酶抑制剂基因(简称CPT I基因)抗虫棉、转慈菇胰蛋白酶抑制剂基因(简称AP I基因)抗虫棉等。
根据导入外源基因数量的不同,转基因抗虫棉又可分为单价转基因抗虫棉、双价转基因抗虫棉、多价转基因抗虫棉等。
・62・种子 Seed 2002年 第1期 (总第120期)2.1 转Bt基因抗虫棉利用苏云金秆菌(Bacillus thuringisn sis)制成的Bt生物杀虫乳剂防治鳞翅目害虫,已有二三十年的历史。
其专一性强、效果好、对人畜安全,但在自然界易被阳光钝化,雨水冲淋,且成本高,在应用上受到很大限制。
现代分子生物学证明,Bt乳剂能使棉株产生一种伴孢晶体蛋白,当害虫吞食后,该蛋白在昆虫肠道碱性条件下,被水解成毒性肽,并很快发生毒性。
破坏昆虫中肠的上皮细胞及其体内器官,从而导致昆虫死亡。
近十多年来,对Bt的分子生物学研究表明,Bt的杀虫性是伴孢晶体蛋白的作用。
该蛋白占菌体总蛋白含量的30%,这种毒蛋白是细菌进入休眠期或孢子形成阶段所产生,并由单基因转录。
人们从苏云金秆菌分离出控制Bt毒蛋白合成的基因,进行克隆、重组和多次改造,并转移到棉花中,使棉花自身能够随时随地地合成这种毒素,从而达到有效防治棉田害虫的目的。
如我市目前推广应用的中棉所30等抗虫棉。
2.2 转蛋白酶抑制剂基因抗虫棉蛋白酶抑制剂(Pr oteinase Inhibit or)是植物体含量非常丰富的一种蛋白质。
蛋白酶抑制剂的种类很多。
蛋白酶抑制剂能杀死大多数害虫,它能与昆虫消化道内的蛋白消化酶相互作用,形成酶—抑制剂复合物(EI),阻断或削弱消化酶的蛋白水解作用。
所以,一旦昆虫摄食蛋白酶抑制剂,就会影响食物中蛋白的正常消化。
同时,蛋白酶抑制剂和消化酶形成的EI复合物,能刺激消化酶的过量分泌,通过神经系统反馈,使昆虫产生厌食反应,造成非正常发育而死亡。
人们从不同来源的多种蛋白酶抑制剂中,发现豇豆胰蛋白酶抑制剂基因(CP T I)和慈菇胰蛋白酶抑制剂基因(AP I)等,具有良好的抗性,并进行应用研究。
2.3 其它抗虫基因的研究除上述几种抗虫基因外,人们还在不断探索新的抗虫基因,以创造出更多更好的抗虫转基因作物。
目前,人们研究较多,且认为较有希望的抗虫基因还有:外源凝集素基因(L ectin)、淀粉酶抑制剂基因(A-A l)等。
3转基因抗虫棉选育和应用的主要发展趋势转基因抗虫棉的选育和应用,越来越受到人们的关注,其发展非常迅速。
笔者认为:纵观其发展趋势,结合我市推广应用抗虫棉,将呈现以下发展趋势。
3.1 在抗虫棉的培育和应用上,由常规抗虫棉向转基因抗虫棉转变 在抗虫棉育种的初期,人们主要是通过常规育种的方法,培育形态抗虫棉和生化抗虫棉,即常规抗虫棉。
并培育出一些品种(或品系)在生产上推广应用。
但其存在着选育周期较长,抗虫效果较差等缺点。
随着科学技术的进步和发展,转基因技术的发展和完善,转基因抗虫棉的培育与利用,越来越显示出其无可比拟的优势,且随着人们研究的发展,这种优势还会更加明显。
因而,转基因抗虫棉代替常规抗虫棉,在生产上推广应用,已成为抗虫棉育种的发展方向。
3.2 在转基因抗虫棉培育和应用上,由单价向双价或多价转变 单一基因培育出的转基因抗虫棉,虽然具有许多优点,但也存在着许多不足,如抗虫范围相对较窄,抗虫性还不是特别强,害虫易对其产生抗性等,而双价或多价抗虫棉则可有效地解决这些问题。
因而,双价或多价抗虫棉的培育和应用,必将代替单价基因控制的抗虫棉。
在多价基因抗虫棉的发展方向中,将出现以下研究热点:一是针对目前抗虫基因的缺点进行改造;二是对新的抗虫基因的筛选与鉴定;三是对符合抗虫基因的利用。
从而培育出既抗棉铃虫、棉红铃虫、棉红蜘蛛,又抗棉蚜、棉地老虎等主要棉花害虫的转基因抗虫棉。
3.3 培育以外源抗虫基因为主兼顾棉花形态和生化抗性的转基因抗虫棉是将来发展方向之一 由于转基因抗虫棉的育成和推广应用,及其抗虫性的特点,使常规抗虫棉在生产上的价值越来越小,但常规抗虫棉具有转基因抗虫棉无法代替的优点。
如抗性稳定,害虫不易产生抗性等。
因此,常规抗虫棉与转基因抗虫棉在某些性状上具有互补性,如将两者有机地结合起来,可达到相互取长补短的目的。
可以预见,将转基因抗虫棉材料与常规的形态和生化抗虫棉杂交,或直接将外源抗虫基因导入到常规抗虫棉品种(系)中,达到现代高新技术与常规育种技术相结合,选育出既高产优质,又具有多种复合抗虫、抗病性的棉花新品种,是未来棉花抗虫育种的主要发展方向之一。
3.4 培育以转基因抗虫为主,与抗除草剂、抗病、抗逆等转基因相结合的多抗转基因新品种是将来发展方向之一 随着科学技术的不断发展,基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等高新技术在农业上的应用,人们培育出许多具有突出性状的新品种。
培育出复合性的多抗转基因棉花新品种,使其不仅抗虫,还要具备抗病、抗旱、耐盐碱等综合抗逆性状,是今后棉花育种发展方向之一。
目前,人们已开始进行这方面的工作,国外现已培育出抗除草剂的转基因抗虫棉,我们也开展这方面的研究,预计不久将在生产上推广应用。
3.5 转基因育种与常规育种结合是必然趋势转基因育种与常规育种相比有显著优点:一是属于定向改造,是有目的地将控制某个性状的基因导入目标品种;二是改良作物是在分子水平上进行,可将不同种、属,甚至其它作物、动物或微生物的基因导入目标品种,获得含有异源物种的基因,可有效地克服棉花远缘杂交不亲合性;三是在分子水平上对某一性状改造,其它性状保持不变,缩短育种时间。
随着科学技术的发展,人们用农杆菌介导、花粉管通道、基因枪、电激、微注射等技术,将外源基因导入棉花,并与杂交、回交、自交等常规转育技术结合,培育新的转基因棉花品种。
3.6 以转基因抗虫棉为基础的害虫综合防治体系代替以化学防治为主的防治体系是必然趋势 长期以来,人们试图用单一的化学防治(或以化学防治为主)消灭棉田害虫。