转基因抗草甘膦抗虫棉对棉田冠层节肢动物群落的影响

转基因抗草甘膦抗虫棉对棉田冠层节肢动物群落的影响
转基因抗草甘膦抗虫棉对棉田冠层节肢动物群落的影响

转基因抗虫棉

转基因抗虫棉的研究进展 摘要:综述了转基因抗虫棉的研究进展,包括抗虫基因的研究、载体构建技术的研究、转化技术的研究及存在的问题等,并展望了转基因抗虫棉未来发展前景。关键词:转基因抗虫棉花研究进展 引言 棉花生长周期长、虫害多,造成的损失非常严重。据统计,在转基因抗虫棉商品化之前,全球每年用于防治棉花虫害的费用高达20亿美元,约占所有农作物防虫费用的四分之一。[1]传统的化学农药防治棉铃虫不仅费用高,且已引发了棉虫的抗药性,同时化学杀虫剂的过量使用也带来了环境污染的问题,而转基因植物所产生的杀虫蛋白主要是通过抑制害虫消化等生理功能而达到抗虫的目的。与施药防治棉田害虫相比,转基因技术具有较多优势:不会在土壤和地下水中造成残留;不会被雨水冲刷流失;对非靶标生物无毒性;保护作用无盲区;减少农药及用工投入[2]等。雪花凝集素(Gulanthus nivalis agglutinin gene,GNA)是第一个转入重要作物、并对刺吸式口器害虫有抗性的基因,转GNA的水稻可降低害虫的存活率,阻止害虫的发育[3]。另外烟草阴离子过氧化物酶[4]、昆虫几丁质酶基因[5]也被用于抗虫基因工程的研究。迄今为止在棉花抗虫基因工程研究领域,最成功的例子是苏云金芽孢杆菌Bt杀虫基因的应用,其次是蛋白酶抑制剂基因。另外,凝集素、α-淀粉酶抑制剂、胆固醇氧化酶等转基因抗虫植物的研究也取得了进展,所以利用基因工程技术培育转基因抗虫棉受到了各国的高度重视。自1996年商品化种植转基因作物开始,全球转基因植物的种植面积已由1996年的170万hm2猛增到2008年的1.25亿hm2,增长了73倍,2008年全球市场价值已达75亿美元,约占全球商业种子市场的22%,其市场价值优势明显,转基因产业得到了蓬勃发展,尤其在发展中国家。印度Bt棉2002年引入,连年种植面积快速增加,至2008年达760万hm2,产量翻番,曾经是全球棉花产量很低的国家,现已成为棉花出口国。转基因棉回报率高,生产成本低,市场需求大,到2005年我国通过国家审定的转基因抗虫棉品种已增至26个[6],到2007年我国转基因抗虫棉种植面积已达380万hm2,占全国棉花种植面积的69%。农业生物技术应用国际服务组织(ISAAA)发布的报告显示,2007年转基因作物种植面积增加了12%,达到了1.143亿hm2,成为过去五年来种植面积增加第二快的一年。[7] 2008年至2010年,我国新型转基因抗虫棉培育和产业化全面推进,新培育36个抗虫棉品种,累计推广1.67亿亩,实现效益160亿元,国产抗虫棉市场份额达到93%,有效控制了棉铃虫危害,彻底打破了国外抗虫棉的垄断地位。这是我国转基因生物新品种培育重大专项取得的成就之一。我国转基因技术研究与应用取得了显著成效:获得一批具有重要应用价值和自主知识产权的基因,培育一批抗病虫、抗逆、优质、高产、高效的重大转基因生物新品种,为我国农业可持续发展提供强有力的科技支撑。 然而,随着转基因抗虫棉在世界范围的发展,也不断涌现出一些问题,如棉花质量问题,抗虫性持久问题,对生态环境安全问题等,本文综述了转基因抗虫棉的研究进展,包括抗虫基因的研究、载体构建技术的研究、转化技术的研究及存在的问题等,并展望了转基因抗虫棉未来发展前景。 1.几种抗虫基因的介绍 1.1 Bt基因 Bt基因是苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)的简称,它是一种革兰氏阳性菌,在地球上分布十分广泛。Bt基因是抗虫棉中研究最多、进展最快、应用最广泛的一类基因,它对鳞翅目昆虫有专一杀伤作用。大部分Bt杀虫蛋白具有杀虫专

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。但是蛋白酶抑制剂基因要想达到理想的抗虫效果,就必须要求转基因植物蛋白酶抑制剂的表达量远远高于转Bt基因植株的表达量,这也给抗虫基因工程带来了一定的困难。 3、外源凝集素基因外源凝集素是一组广泛存在于植物组织中的蛋白质成分,在储藏器官和繁殖器官中的含量尤其丰富。 4、其它抗虫基因的研究及利用除上面所讲述的几种抗虫基因外,人们还在不断探索新的抗虫基因,以便创造出更多更好的抗虫转基因作物。 二、抗虫基因的转化方法

植物转基因育种概述

植物转基因育种概述 https://www.360docs.net/doc/e923161.html, 来源:中学生物学 作者:李志翔 日期:2007-10-1 为了培育高产、优质、抗逆性强的作物新品种,需将一种植物的优良遗传性状转移到另一种植物体中。若采用传统的杂交育种法进行随机筛选或通过组织培养、理化诱变、细胞融合等方法定向筛选优良性状培育新品种,其盲目性较大,筛选效率低,又有明显的种属界限而产生一定的生殖障碍,成功率不高。目前发展起来的植物基因工程技术则能有效地解决上述难题。通过特定目的基因的定向转移,其遗传变异频率比自发突变高出102~104倍,选择效率高,大大地避免了盲目性;又由于基因来源广泛,打破了种属界限,可以克服杂交育种过程中的生殖障碍,成功率提高。因此,植物基因工程技术已成为作物遗传育种的有效新途径,倍受重视。通过基因工程技术定向转移基因后获得的植物,称为转基因植物。 自1983年世界上首次成功获得第一株转基因植物以来,植物基因工程技术已广泛应用于作物品质改良、抗病性、抗虫性、抗病毒性、抗除草剂、杂种优势的利用等方面。迄今,全世界至少有300多种基因(性状)用于转化植物、微生物和动物。许多转基因产品已陆续投放全球市场,经济效益显著。 1 抗病毒转基因植物 植物病毒病是我国农业生产上最主要的病害之一,对我国的粮食作物、经济作物及果树蔬菜均造成严重危害, 经济损失巨大,但迄今缺少有效的化学防治方法。目前

人们已经可以通过植物基因工程技术,获得抗病毒转基因植物,以控制植物病毒的危害。其原理是: 一是利用植物生物技术,将病毒外壳蛋白基因或卫星RNA基因转入到植物基因组中,并获得转基因植株。这些植株叶片细胞中就会有病毒外壳蛋白或卫星RNA的表达和积累,就能够抑制相应的侵染病毒的RNA复制,从而可以减弱病毒病的症状或推迟病毒病发生时间,即具有一定的抗病毒能力。二是将病毒的反义RNA的相应DNA序列重组到植物的基因组里,使其合成反义的RNA。当植物被相应的病毒感染时,病毒的mRNA就可能与植物细胞中合成、积累的病毒反义RNA结合而无法反向复制和转录,从而控制病毒对植物的危害。 1.1 抗烟草花叶病毒的转基因植物 烟草花叶病毒(TMV)是一种RNA病毒,由单链RNA及外壳蛋白组成。研究证明,TMV侵染植物后,其外壳蛋白具有抑制新侵染相应病毒释放mRNA的作用。目前已成功地将TMV外壳蛋白基因转入到烟草细胞中,表达了病毒蛋白并对该病毒产生了抗性。 1.2 抗黄瓜花叶病毒转基因植物 黄瓜花叶病毒(CMV)对农作物危害极为严重,可侵染上千种植物。目前人们已成功地将CMV的卫星RNA基因转入到烟草、辣椒、甜瓜、番茄和矮牵牛等植物中,在植物体内合成、累积的卫星RNA,可以抑制相应的病毒RNA的复制,能显著减轻病毒的危害。 此外,人们还培育出了抗苜蓿花叶病毒(AMV)、抗烟草环斑病毒(TobRV)的转基因植物,抗病毒效应都非常显著。

转基因抗虫棉的抗性研究与利用

棉铃虫是棉花生产的主要害虫之一,在抗虫棉没有推广应用前,当棉铃虫大发生时,均会给农民以及棉花产业带来严重的损失。由于棉铃虫防治只能依靠农药,而棉铃虫也逐渐对农药产生抗性,致使1992年棉铃虫在我国棉区大爆发,我国当年杀虫剂纯农药的生产量只有20万t,其中为防止棉铃虫就消耗15万t左右。出现了农药打不死棉铃虫,反而还威胁到人畜及生态的安全,也导致整个国家出现“棉荒”现象,造成严重的经济损失。1991年国家“863”计划开始启动转基因抗虫棉的研究,充分利用生物分子技术来解决常规育种技术难以解决的问题。经过二十多年的努力,我国已初步形成了基础研究、应用研究到产品开发的较为完整的技术体系,目前我国转基因抗虫棉整体发展处于国际先进水平。 1转基因抗虫棉创新与发展 1.1 转基因抗虫棉研究与创新 转基因抗虫棉是利用分子生物学技术将外援基因或经修饰的基因转移到棉株中,从中分离得到所需要的基因。常规杂交育种也属于一种转基因技术,但是它只能在有限的范围内对作物的遗传基因进行改良,并不能做到针对某一优良性状进行定向改造。因此,转基因技术是传统遗传育种技术的发展与创新,也将是我国未来农业发展的必然趋势。 1983年,世界首例转基因烟草培育成功;1986年,抗虫和抗除草剂的转基因棉花进入田间试验阶段;1990 《种子法》规定:销售的种子必须进行包装,而且要附有标签。购种时一看种子袋表面是否印有“作物种类、品种名称、生产商、质量指标、净含量、生产年月、警示标志(一般是对包衣种子而言)和‘转基因’标准”等内容(这些项目必须外标),如果没有可认为是假种子;二看种子袋内是否装有内标牌,标牌上是否印有种子经营许可证、生产许可证、检疫证编号、生产商地址、联系方式和使用说明,如果没有、不全或与实物不符,说明种子来历不明或者是假种子。 3.3 注意检查种子包装是否规范 查看包装物的质地、印刷质量、字迹是否清楚、有无粘贴等。代销点不能随意拆袋,以防混入假劣种子。有的包装袋上注明严禁拆口销售。 3.4 仔细查看种子 正常的当年种子大小一致、籽粒饱满、色泽鲜亮,近闻有正常的谷香味。谷物类种子还要摸一摸、看一看含水量是否超标。双手插到种子袋中间感到凉、不粘手、掰开后茬口齐的种子含水量较低,反之含水量高,贮存时容易霉变。注意种子的生产年月,避免购买超过一个生长周期的种子,种子保存的时间长短,将影响其发芽率。 3.5 选择适宜品种 要根据当地气候、茬口选择适宜品种。不可只注重品质、产量等因素,盲目选择。 3.6 索取销售发票 购买时与商家索取销售发票,并在发票上注明品种名称、数量、价格、地点及时间,妥善保管。销售发票是购种的凭证,是有效的证据。播种开始时保存少量购买的种子作为样本,以备用。如果种子质量有问题,可以委托种子质量监督检验部门检验,凭检验报告要求种子经营单位予以赔偿,或到种子管理部门投诉。 3.7 仔细阅读种子使用说明和注意事项 仔细阅读种子使用说明和注意事项,不明事项要及时咨询,以免操作失误,影响产量和品质。对于瓜菜类及反季节栽培用的种子,一定要注意适宜的栽培时间(温度)和地点(气候类型)。 (收稿日期:2013—12—15) (本栏责任编辑:刘中漱) 徐福海1 许 泉1,2 王元慧1 康 勇1,2 张 莉1 金夏红1,2 (1 南京神州种业有限公司 210095 2 南京农业大学) 摘 要 转基因抗虫棉是我国唯一获准商品化生产的转基因作物,本文对抗虫基因的分离与转基因棉株的获得及抗虫棉的抗性原理进行了探讨。转Bt基因抗虫棉不同生育阶段,不同部位对棉铃虫的抗性,抗虫棉的研制成功与大规模产业化保障我国棉花稳步发展,增加农民收入保护环境作出了重要贡献。 关键词 转基因抗虫棉 抗性研究 利用技术 doi:10.3969/j.issn.1000-8071.2014.03.011

转基因抗虫棉鲁棉研37号品种简介

高产、抗病转基因抗虫棉新品种鲁棉研37号 鲁棉研37号(区试代号:鲁253)是山东棉花研究中心以高产、高抗黄萎病的自育品系鲁9136(豫2067×定陶621)为母本、转基因抗虫棉鲁99系为父本杂交后选育的常规抗虫棉新品种。2005-2006年参加山东省抗虫棉区试,2008年参加山东省生产试验,2009年通过山东省农作物品种委员会审定。该品种于2007年取得转基因生物山东省生产应用安全证书,2008年申报了黄河流域及西北内陆棉区的生产应用安全证书。 1、主要生物学特征 鲁253全生育期内长势强,生长旺盛。植株筒型;叶大,呈深绿色,叶功能强;铃卵圆形。全生育期129天,第一果枝节位7.2,株高108.2,果枝数14.4个,单株结铃性强,平均单株结铃22.9个,单铃重5.6g,衣分41.3%,籽指9.5g,霜前花率90.3% 2、丰产性 2005年山东省区试,皮棉和霜前皮棉亩产为111.0公斤、98.1公斤,分别比对照增产18.8%、15.8%;2006年皮棉和霜前皮棉亩产为108.8公斤、99.0公斤,分别比对照增产10.9%、12.5%,两年平均居小组第一。 3、纤维品质 经农业部纤维品质检测中心测试(HVICC标准),2005-2006两年平均2.5%跨长29.1,比强28.3cN/tex,麦克隆值4.8,纺纱均匀指数140.5。 4、高抗枯萎、耐黄萎、高抗棉铃虫 2005年山东省区试鉴定,各试点平均枯萎病指4.79,黄萎病指9.71,抗枯萎病、抗黄萎病;2006年个试点平均枯萎病指2.8,黄萎病指17.8,抗枯萎耐黄萎。保蕾效果87.7%,高抗棉铃虫。 5、鲁棉研37号的突出特点 (1)结铃性强该品种蕾期脱落较轻,结铃性强。山东省区试,单株结铃数两年平均22.9个,居第一位。2008年,在山东棉花研究中心临清试验站组织的新品种展示试验中,鲁棉研37号的结铃性居所有参展杂交种和常规种之首。 (2)抗病、抗旱、耐瘠薄能力强该品种全生育期内长势强,叶较大、叶

草甘膦对转基因抗草甘膦大豆的安全性研究

櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄 [56]XuH,CaiZC,JiaZJ,etal.Effectoflandmanagementinwinter cropseasononCH4emissionduringthefollowingfloodedandrice-growingperiod[J].NutrientCyclinginAgroecosystems,2000,58(1/2/3):327-332. [57]熊正琴,邢光熹,鹤田治雄,等.豆科绿肥和化肥氮对双季稻稻 田氧化亚氮排放贡献的研究[J].土壤学报,2003,40(5):704-710.  [58]徐昌旭,谢志坚,曹卫东,等.翻压绿肥后不同施肥方法对水稻 养分吸收及产量的影响[J].中国土壤与肥料,2011(3):35-39.  [59]黄 晶,高菊生,刘淑军,等.冬种紫云英对水稻产量及其养分 吸收的影响[J].中国土壤与肥料,2013(1):88-92. [60]徐昌旭,谢志坚,许政良,等.等量紫云英条件下化肥用量对早 稻养分吸收和干物质积累的影响[J].江西农业学报,2010,22(10):13-14,23. [61]郭晓彦,宋晓华,刘春增,等.紫云英翻压量和化肥用量对水稻 生长、产量及经济效益的影响[J].山地农业生物学报,2014,33(5):7-12. [62]高菊生,曹卫东,董春华,等.长期稻-稻-绿肥轮作对水稻产 量的影响[J].中国水稻科学,2010,24(6):672-676.[63]曾庆利,龚春华,徐永士,等.紫云英不同翻压量对水稻产量和 产值的影响[J].湖南农业科学,2009(6):76-77,88.[64]谢志坚,徐昌旭,许政良,等.翻压等量紫云英条件下不同化肥 用量对土壤养分有效性及水稻产量的影响[J].中国土壤与肥料,2011(4):79-82. [65]李双来,李登荣,胡 诚,等.减施化肥条件下翻压不同量紫云 英对双季稻生长和产量的影响[J].中国土壤与肥料,2012(1):69-73. [66]卢 萍,杨林章,单玉华,等.绿肥和秸秆还田对稻田土壤供氮 能力及产量的影响[J].土壤通报,2007,38(1):39-42. 陈银竹,丁 伟,刘胜男,等.草甘膦对转基因抗草甘膦大豆的安全性研究[J].江苏农业科学,2018,46(16):56-59.doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2018.16.013 草甘膦对转基因抗草甘膦大豆的安全性研究 陈银竹1,丁 伟1,刘胜男1,MuhammadShahidkhan 1,2 (1.东北农业大学农学院,黑龙江哈尔滨150000;2.白沙瓦农业大学,巴基斯坦白沙瓦1599107) 摘要:采用草甘膦种子和茎叶处理研究转基因抗草甘膦大豆的安全性,为减少草甘膦用量和转基因抗草甘膦大豆的安全应用提供理论依据。以转基因抗草甘膦大豆为试材,采用田间随机区组设计方法,测定转基因大豆的生理指标 和杂草防除效果。结果表明,562.5g.a.i./hm2草甘膦种子处理和1125g.a.i./hm2 草甘膦茎叶处理后,除莽草酸含 量不受影响,转基因大豆的株高、鲜质量、干质量、叶绿素含量以及光合速率各项生理指标均在施药初期受到抑制,茎叶处理后28d、种子处理播种后61d时各生理指标均可恢复正常;草甘膦茎叶处理对杂草具有显著的防除效果,草甘膦施用后7d,杂草防效为94.67%,28d,杂草防效为72.33%,且对大豆安全。草甘膦种子和茎叶处理对转基因抗草甘膦大豆均具有较好的安全性,且茎叶处理能有效控制杂草。 关键词:草甘膦;转基因抗草甘膦大豆;安全性;杂草防除效果;生理生化 中图分类号:S451.22+4 文献标志码:A 文章编号:1002-1302(2018)16-0056-04 收稿日期:2017-03-07 基金项目:国家转基因生物新品种培育重大专项(编号:2015ZX08011-003);黑龙江省留学归国人员基金(编号:LC2011C01)。 作者简介:陈银竹(1992—),男,黑龙江哈尔滨人,硕士研究生,主要从事杂草生物学与转基因作物安全评价研究。E-mail:940081822@qq.com。 通信作者:丁 伟,博士,教授,研究方向为农药生态安全与转基因作物安全评价。E-mail:dingwei@neau.edu.cn。 近年来,基因工程技术发展势头迅猛,种植业中以转基因抗草甘膦大豆的发展最为迅速。而大豆为我国重要的粮食作物,杂草防除一直是大豆种植过程中的重点问题。化学除草是大豆田防除杂草的重要手段,近几年大豆田化学除草面积 已达其播种面积的90%以上[1] 。转基因抗草甘膦大豆的出 现便为人们提供了一种能有效控制杂草的新途径,不仅大大降低了除草成本和劳动强度,并且有效延缓了大豆田抗性杂草的出现,除草剂药害的发生也明显降低,已成为美洲地区大 豆田杂草防除的重要方法之一。草甘膦由美国孟山都公司研 制开发,目前是世界上除草剂使用量最大的品种之一[ 2] 。草甘膦通过抑制莽草酸途径中的5-烯醇式丙酮莽草酸-3-磷酸合成酶(EPSPS),使微生物和植物不能合成生存必需的 芳香族氨基酸而导致死亡[3-4] 。其特点是杀草谱广、传导性 好、残效低,在转基因抗草甘膦大豆整个生育期都可以使用。国内外普遍将草甘膦应用于茎叶处理,而对应用草甘膦进行种子处理的安全性和杂草防除效果鲜有研究。本试验通过草甘膦种子处理和茎叶处理研究草甘膦的安全性,为减少草甘膦的用量和我国当前自主研发的转基因抗草甘膦大豆的安全应用提供理论依据。 已有的研究表明,一定浓度的草甘膦会造成转基因大豆叶片的叶绿素含量降低、叶绿体结构变化和光合速率下降,叶绿素恢复过程需要2周左右, 莽草酸含量几乎没有变化[ 5-11] 。Bellaoui等研究表明,草甘膦会影响转基因抗草甘膦大豆的碳代谢和氮代谢[12] 。种子用草甘膦溶液浸泡后播 于土壤中,敏感的大豆种子浸泡4h后不能发芽,而转基因种 —65—江苏农业科学 2018年第46卷第16期

转G2-aroA基因抗草甘膦水稻的获得及G2-EPSPS蛋白拆分重组后的草甘膦抗性分析

转G2-aroA基因抗草甘膦水稻的获得及G2-EPSPS蛋白拆分重组 后的草甘膦抗性分析 水稻是世界上重要的粮食作物,在我国国民经济中占有重要地位。稻田除草贯穿于水稻的整个生产过程中,增加了相当一部分劳动力和经济投入。 化学除草剂的使用为降低水稻生产成本具有非常重要的意义,草甘膦是广谱、高效、低毒、廉价的内吸传导型除草剂,但因其对水稻也具有致死作用而无法在稻田大面积使用。通过基因工程手段培育具有草甘膦抗性的转基因水稻不仅能够节约稻田除草的成本、减少劳动力投入、降低除草剂使用量还能提高农民收入具有非常好的应用前景。 但是随着转基因技术的不断发展,转基因安全性问题也受到广泛关注,尤其 是花粉介导的的外源基因飘流问题,一直是公众和部分科研界人士的关注热点, 通过基因拆分技术能够在很大程度上降低转基因飘流的频率。因此,本研究将表达G2-EPSPS蛋白的G2-aroA基因转入水稻,培育抗草甘膦转基因水稻,探索转 G2-aroA基因水稻对草甘膦的抗性。 并通过基因拆分技术研究通过Intein介导拆分的G2-EPSPS蛋白在转基因水稻杂交后代中重新组装后的草甘膦抗性与转完整G2-aroA基因水稻抗性的区别,研究拆分后蛋白质重新组装效率,为基因拆分技术限控水稻基因飘流的应用提供数据支撑。研究结果如下:1.抗草甘膦水稻的培育及转化事件特异性检测方法的建立1)将转基因水稻G2-6、G2-7与非转基因对照中花11分别浸入到0、50、100 ppm草甘膦溶液中,进行萌芽期草甘膦耐受程度测试,发现50 ppm下中花11的萌发受到明显抑制,在100 ppm下,萌出的胚芽很快腐烂。 与之相比,G2-6和G2-7在50 ppm和100 ppm下的生长均与对照组无明显差

抗草甘膦转基因大豆的操作步骤

抗草甘膦转基因大豆的操作步骤 转基因大豆可以抵抗杀草剂——草甘膦(毒滴混剂)。草甘膦会把普通大豆植株与杂草一起杀死。这种大豆被称为转基因大豆。而这种转基因技术终于走出实验室和试验田,进入像玉米、大豆和棉花作物的日常耕作。 抗草甘膦转基因大豆针对草甘膦的作用机理,导入能够使植物表达更多的4252合成酶的基因,使植株对草甘膦不敏感从而能够忍受正常剂量或更高剂量的草甘膦而不被杀死。从鼠伤寒沙门氏菌及大肠杆菌中可以直接分离出抗草甘膦的4252编码AroA,美国Monsonto公司利用该机制将该抗性基因导入大豆中成功地获得了抗草甘膦转基因大豆。这种转基因大豆对草甘膦的忍耐能力是普通大豆的69倍,从而使大豆田中的绝大部分一年生或多年生杂草得到控制而大豆本身不受伤害。除了抗草甘膦作物之外,还有抗草丁膦除草剂的作物,不过草丁膦与草甘膦杀灭植物的原理并不相同,而培养这两类作物所转的基因也不同。而当前转基因大豆主要用来提炼大豆油。 抗草甘膦转基因大豆的操作步骤;(1)分离克隆基因,搞清楚基因功能。(2)构建表达载体,也就是运输工具,即质粒或载体。(3)遗传转化,也就是所说的转基因,利用各种方法,把备转移的质粒DNA转移到植物细胞的细胞核中,让外源DNA在细胞中复制。本次使用的转基因方法是根癌农杆菌法。根癌农杆

菌是一种土壤农杆菌,在它的细胞中有一个环形的质粒,叫Ti 质粒,质粒上有一段可转移的DNA,叫T-DNA。这段T-DNA 上带有编码肿瘤的基因,根癌农杆菌侵染大豆后,这段T-DNA 可以切下来,转移到大豆的细胞中,是植物中产生肿瘤。把T-DNA 编码肿瘤的基因切除,插入所需转移的目的基因上,使大豆具有新的特性。转入目的基因的同时,还需转入一个选择标记基因,以便后面筛选和鉴定出转化的细胞。即获得目的基因的细胞是少数,大多数仍是非转基因的细胞,要筛选出转化的细胞,需要在转化后把非转基因细胞杀死。本次使用的标记基因是除草剂抗性标记基因,在培养大豆细胞阶段,在培养基中加入抗草甘膦除草剂,没有转入的基因的细胞不具有抗除草剂。在转基因大豆幼苗期,使用飞机或大型机动喷雾器对转基因大豆直接喷洒草甘膦,大豆苗长高封行后,收割前五十天左右不用再喷洒,等待收割即可。草甘膦杀死了除抗除草剂转基因大豆以外的杂草,使产量提高。转基因大豆的草甘膦残留一般很低,或者根本检测不出,五十天时间草甘膦残留几乎为零。 抗草甘膦转基因大豆的优缺点:优点(1)增加粮食生产、减少生产的投入,有助于解决世界范围的粮食问题(2)转基因大豆具有抗病虫害、抗除草剂的特性,可减少杀虫剂、除草剂的使用,有利于环境保护。(3)通过利用某些基因,增加食物品种,改善食物品质,使食物更加可口。缺点(1)转基因技术使不同物种的基因相互融合,而对其后果却无法控制,因而可能造成基因污

草甘膦与转基因作物

草甘膦与转基因作物 草甘膦与转基因作物有关系么?有,也没有。1970年,孟山都公司的化学家John E. Franz合成了草甘膦。1974年,草甘膦作为除草剂在美国成功登记注册。由于除草效果超级好,草甘膦受到广大农民的热烈欢迎。在草甘膦成功商业化20多年后,1996年第一例转基因抗草甘膦大豆问世了。草甘膦比转基因大20岁。 直接关系:在生产应用上,草甘膦与转基因抗除草剂作物建立了一一对应的关系。 在技术研发上,二者没有关系。 间接关系:由于使用草甘膦,而不用其它除草剂,转基因抗草甘膦作物中草甘膦的残留量相应增加,其他除草剂残留量相应减少。 转基因作物自身安全性与草甘膦农药的安全性没有关系。 抗草甘膦作物为什么能够抗草甘膦呢? 找一种聪明的EPSPS酶,转到植物中去,它能够分得清草甘膦和PEP,并且更喜欢与PEP在一起。即使喷上草甘膦,它也能有效地找到PEP,发挥正常EPSPS

酶的功能。 比如占美国大豆种植面积90%以上的抗草甘膦大豆,就是被转入了一个来源于土壤中常见细菌的基因,因为分离得到这个基因的菌株叫CP4,这个基因表达出来的“聪明”酶就被命名为CP4 EPSPS。 抗草甘膦作物种植面积增加了,草甘膦使用量不就变多了吗? 没错。但是草甘膦的用量上升了,其他除草剂的用量减少了,除草剂总的用量最终减少了。1996-2013年期间,仅转基因耐除草剂棉花大规模种植就使得除草剂用量减少了两万多吨。并且,草甘膦是目前已知的对环境最友好的绿色农药,

没有之一。这么说,转基因技术和草甘膦的配套应用还促进了绿色环保。 草甘膦会残留在食物中吗? 当然会,但残留量很低,远小于联合国粮农组织和世界卫生组织建议的摄入量。在耐草甘膦作物中,大部分草甘膦通过根系排放到土壤中,少部分留在植株中,主要被代谢为AMPA,并进一步转化为简单化合物及天然产物,并且,草甘膦残留量在作物不同部位差异很大,籽粒中的残留明显低于其他部位。 国际食品法典委员会(CODEX)对草甘膦在各类食品中的最大残留量有明确规定。玉米为每公斤5毫克,大豆为每公斤20毫克。 联合国粮农组织和世界卫生组织的下属农药残留专家联席会议(JMPR)在2011年建议,草甘膦每日最大摄入量(ADI)为每公斤体重0至1毫克。结合CODEX 最大残留量规定,成年人一天中要吃4公斤大豆,或16公斤玉米才会达到JMPR 所建议的草甘膦每日最大摄入量。 2015年11月12日,欧盟食品安全局(EFSA)和欧盟成员国完成对草甘膦的重新评估。评估小组结论是草甘膦不大可能对人类有致癌风险。按照欧盟法规(EC)1272/2008号,这些证据不支持将草甘膦归为潜在致癌性一类。2016年欧盟委员会根据欧盟实施条例(EU)2016/1056决定续登记草甘膦至2017年12月31日。

转基因抗虫棉实验

转基因抗虫棉实验 一转基因植株的获得 1.选取克隆良好的抗虫棉基因,并构建转基因载体 抗虫棉的基因来自细菌,属于原核生物的基因,直接分离就行 用来构建载体的是一般是一些病毒的环形基因,用限制性核酸内切酶分别对该环形基因和目的基因进行切割,将切好的目的基因(抗虫棉基因)和环形基因通过DNA连接酶进行连接构成一个完整的基因,这个基因就是带有抗虫棉基因的重组基因 2.将目的基因转入植物细胞 主要方法有:1.鸟枪法 2.根癌农杆菌转化 3.慢病毒转染 农杆菌介导转化过程 农杆菌介导转化过程主要分为两步: 首先:农杆菌将T-DNA以单链的形式从Ti质粒上切下,然后与一系列Vir蛋白接个,这些过程都发生在农杆菌细胞内; 然后:与T-DNA相连的vir E2蛋白上有核定位序列,在它的作用下,T-DNA被转入宿主细胞,然后整合宿主基因组,整合的方式主要有双链打开修复和单链缺口修复两种方式。 3.再生植株培养(详细请查阅相关课本) 4.再生植株移苗至盆栽 二转基因植株分子检测 1.取再生植株叶片,进行基因组DNA提取 1 设备:移液器,冷冻高速离心机,台式高速离心机,水浴锅,陶瓷研钵,50ml离心管(有盖)及5ml和1.5ml离心管,弯成钩状的小玻棒。 2试剂 1、提取缓冲液Ⅰ:100mmol/L Tris·Cl, pH8.0, 20mmol/L EDTA, 500mmol/L NaCl, 1.5% SDS。

2、提取缓冲液Ⅱ:18.6g葡萄糖,6.9g二乙基二硫代碳酸钠,6.0gPVP,240ul巯基乙醇,加水至300ml。 3、80:4:16/氯仿:戊醇:乙醇 4、RnaseA母液:配方见第一章。 5、其它试剂:液氮、异丙醇、TE缓冲液,无水乙醇、70%乙醇、3mol/L NaAc。 3操作步骤: (一)水稻幼苗或其它禾木科植物基因组DNA提取 1. 在50ml离心管中加入20ml提取缓冲液Ⅰ, 60℃水浴预热。 2. 再生植株叶片5-10g, 剪碎, 在研钵中加液氮磨成粉状后立即倒入预热的离心管中, 剧烈摇动混匀, 60℃水浴保温30-60分钟(时间长,DNA产量高), 不时摇动。 3. 加入20ml氯仿/戊醇/乙醇溶液, 颠倒混匀(需带手套, 防止损伤皮肤),室温下静置 5-10分钟, 使水相和有机相分层(必要时可重新混匀)。 4. 室温下5000rpm离心5分钟。 5. 仔细移取上清液至另一50ml离心管,加入1倍体积异丙醇,混匀,室温下放置片刻即出现絮状DNA沉淀。 6. 在1.5ml eppendorf中加入1ml TE。用钩状玻璃棒捞出DNA絮团,在干净吸水纸上吸干,转入含TE的离心管中,DNA很快溶解于TE。 7. 如DNA不形成絮状沉淀,则可用5000rpm离心5分钟, 再将沉淀移入TE管中。这样收集的沉淀,往往难溶解于TE,可在60℃水浴放置15分钟以上,以帮助溶解。 8. 将DNA溶液3000rpm离心5分钟, 上清液倒入干净的5ml离心管。 9. 加入5μl RNaseA(10μg/μl), 37℃10分钟, 除去RNA(RNA对DNA的操作、分析一般无影响,可省略该步骤)。 10. 加入1/10体积的3mol/L NaAc及2×体积的冰乙醇,混匀,-20℃放置20分钟左右,DNA 形成絮状沉淀。 11. 用玻棒捞出DNA沉淀,70%乙醇漂洗,再在干净吸水纸上吸干。 12. 将DNA重溶解于1ml TE, -20贮存。

论我国转基因抗虫棉育种

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)

我国转基因抗虫棉存在的问题及对策

我国转基因抗虫棉存在的问题及对策 摘要:从20世纪90年代起,中国开始了转基因抗虫棉的研究、开发和利用。2006年, 国产抗虫棉的种植面积已经占到全国抗虫棉面积的82% ,以绝对优势占据了国内抗虫棉市场。目前在我国推广种植的抗虫棉,存在的主要问题是昆虫抗性、基因漂流、抗虫性的时空问题、抗虫范围狭窄、抗虫强度差及抗虫棉的安全管理。针对这些问题提出一系列解决方法,如培育转多基因抗虫棉、蛋白结构域互换、寻找广谱抗虫基因,采用特异启动子和诱导表达启动子、避难所政策等等。 关键词:转基因抗虫棉;发展;抗虫性;安全性;对策 1 转基因抗虫棉技术发展背景 棉花产业在我国国民经济发展中占有举足轻重的地位,我国棉花种植面积7500万亩左右,约占世界面积的15%,皮棉产量约占世界总产量的25%。它涉及1亿棉农的重要经济来源,1900万纺织及相关行业工人的就业问题。全球工业化以来,世界人口迅速增长,而耕地面积则因为城市化及沙漠化等等原因愈减愈少。同时,化学农药的过度滥用、化学肥料的使用不当、不可降解塑料的污染使得生态环境被严重破坏,水土流失、土地沙漠化、土地盐碱化等问题紧接而来。20世纪末期,这种情况愈演愈烈。 1992年,我国爆发了大规模持续的棉铃虫灾害,农药喷洒与棉铃抗药性形成了恶性循环,迫使中国农民放弃棉花种植。而此时美国转基因抗虫棉花恰研制成功,美国趁此机会迅速占领中国市场,至1998年,在中国的市场份额达95%,企图通过长期垄断来获取暴利,一斤种子卖到100多块钱,每年国家蒙受着几十亿甚至上百亿元的经济损失。在当时的情况下,投入巨资、人力和物力发展转基因棉技术, 已成为中国现代农业生产的不二选择。 1991年国家“863”计划启动抗虫棉研制工作后,我国科学家于1992年底研制成功具有自主知识产权的GFM CRY1A融合BT杀虫基因,转入棉花创造出单价转基因抗虫棉。1996年又研制成功双价抗虫棉(BT+CPT1)。在多方力量的共同努力下,我国育成了拥有自主知识产权的系列国产转基因抗虫棉品种70个,均已在河北、山东、河南等主产棉省大面积推广应用。 中国抗虫棉的迅速崛起打破了国外公司垄断中国 市场、攫取高额利润的企图, 有效地保护了国家和棉农的利益, 具有非凡的意义。在国家的大力扶持下, 经过数年的时间, 国产抗虫棉产业化迅速崛起。2006年, 国产抗虫棉的种植面积已经占到全国抗虫棉面积的82% , 以绝对优势占据了国内抗虫棉市场。07年12月科技部统计中国抗虫棉累计推广1亿多亩,带来直接经济效益150亿元[16]。目前我国转基因抗虫棉在技术上已走通全过程, 完全拥有自己的专利和知识产权, 是继美国之后独立 自主地研制成功抗虫棉的第二个国家。 2 转基因抗虫棉存在问题及其安全性 研究表明,转基因抗虫棉对棉花纤维品质并无显著影响[1],这说明抗虫棉单纯就经济上而言具有更高的效益。但还有研究表明,抗虫棉除了在抗虫毒蛋白的表达与天然棉花不一样之外,另外也改变了棉花的某种代谢途径,使其各蛋白含量放生了变化[2]。虽然棉花并非是人的食品,但是棉子粉、棉子油却经常被作为畜牧饲料,进而间接影响人类。可以预计,随着转入基因的多样化与复杂化,其可能引发的非预期效应将更加复杂且不确定。可以说,大部分转基因产物——不仅仅是转基因棉——存在的问题,来源于这部分“未知”。

转基因棉花环境安全性研究进展

转基因棉花环境安全性研究进展 随着转基因技术的大力推广与发展.转基因产品在给人类带来巨大经济利益的同时.食品与环境安全的问题备受社会关注。其中转基因棉花大面积种植尤为重要.利益与安全应该同步发展与推广才能得到人们认可。2008年,全球共有10个国家(前5位包括:美国、阿根廷、巴西、印度、加拿大)增加种植了混合型转基因棉花,其中美国种植转基因棉花达78%:印度多数种植转Bt基因棉花,种植面积占印度种植棉花总面积的82%m。种植的转基因棉花既是主要的纤维经济作物.同时也是仅次于大豆的重要油料和蛋白质作物.全球种植转基因棉花的面积为2100万hm2.位居种植转基因农作物物种的第3位,而国内种植转基因棉花的面积达到530万hm2。北美地区和澳大利亚是种植转基因抗除草剂棉花面积最大的地区与国家,在2007年孟山都第二代抗草甘膦棉花在美国与澳大利亚种植面积达80×104 hm2。抗除草剂有效解决棉花杂草的危害,并扩大除草剂施用范围,降低了除草费用.达到低投入和高产出的目的。因此,在广泛种植转基因棉花过程及生产应用中存在风险随之产生,主要包括:抗除草剂棉花有成为杂草的可能:基因漂移威胁棉花近缘物种:转基因棉花的应用会加速害虫抗性进化:转基因棉花对

非靶标有益生物的影响:转基因棉花对土壤生态环境的影响。笔者旨在对转基因棉花的研究情况进行综述、讨论及展望。 1 种植转基因棉花的优势 1.1 种植转Bt基因棉花对环境的影响 首先.经过长时间种植转Bt基因棉花对环境影响较明显:棉田中的益虫增多,周围其他农田受益,整个农田生态系统呈良性发展态势。Bt基因具有天然杀虫特性,能够杀死害虫中的蛋白质。在国内主要防治棉铃虫.对其他害虫也有间接防治效果,在转基因棉花田中瓢虫、蜘蛛和草蛉等益虫的数量都出现上升.它们会捕食蚜虫等害虫,从而间接起到防治虫害的效果。同时不仅是转基因棉花田受益,这些益虫还会进入邻近的大豆、花生、玉米等非转基因作物田.使整个地域的农田生态系统向有益方向发展。转Bt基因抗虫棉对鳞翅目靶标害虫具有良好的控制作用,减少了化学杀虫剂的使用,降低了对环境的污染,保证了人畜的安全,提高了农民的收益。Mat in等研究发现,印度转基因棉花单产相对增加34.3%.而中国只增加6.11%.美国更少.仅为2.36%。朱行等通过对印度种植转基因棉花研究发现,种植转基因棉花单产增加31%.杀虫剂使用量减少39%.利润增长88%,同时还保护环境,增进健康。Huang对农户种植Bt抗虫棉与非转基因棉的成本收益进行比较指出.农药施用量大幅度减

相关文档
最新文档