基于食物链关系评价转Bt基因棉对寄生性天敌的非靶效应

按照“棉花 -棉大卷叶螟 (Syleptaderogata)幼虫 -螟蛉绒茧蜂 (Apantelesruficrus)”三级营养食物链关系 ,对田间转Bt基因棉苏抗 310对非靶物种螟蛉绒茧蜂种群的影响进行了调查。发现转Bt基因棉苏抗 310棉田间螟蛉绒茧蜂种群生长受到了不良影响 ,种群数量显著下降 ,棉大卷叶螟幼虫发生高峰期高龄幼虫被寄生率降低。     

江苏沿海地区转Bt基因抗虫棉对棉田昆虫种群的影响

2004-2005年,在江苏沿海地区采用系统调查与面上普查相结合的方法,比较分析转Bt基因抗虫棉(中棉所44)与常规棉(中棉所17)2类棉田昆虫种群的差异.结果表明,与常规棉田相比,Bt棉田棉铃虫、玉米螟、金刚钻、棉小造桥虫等鳞翅目害虫种群数量显著降低,而盲蝽象、红蜘蛛、棉蚜、烟粉虱等非靶标刺吸式害虫种群数量显著增加;蜘蛛、瓢虫等捕食性天敌种群数量显著增加,而棉铃虫的寄生性天敌种群数量则显著下降.转Bt基因抗虫棉对棉田昆虫种群的影响在数年间保持相对稳定的状态.     

转Bt-cry1Ac棉花花粉对意大利蜜蜂生长发育的影响

研究了取食转Bt-cry1Ac棉花花粉对意大利蜜蜂的影响,主要包括意大利蜜蜂的生长发育、体内酶活性的变化.结果发现,取食转Bt-cry1Ac基因棉花花粉的意大利蜜蜂与取食非转基因亲本棉花花粉的蜜蜂(CK)相比,4、5、6日龄幼虫体重差异不显著,幼虫及蛹的历期也没有明显差异.取食转Bt-cry1Ac基因棉花花粉的意大利蜜蜂6日龄幼虫体内的谷胱甘肽-S-转移酶、总蛋白酶活力与CK相比,没有显著差异.取食转Bt-cry1Ac基因棉花花粉的意大利蜜蜂幼虫体内的α-乙酸萘酯酶、乙酰胆碱酯酶活力极显著高于CK,强碱性、弱碱性类胰蛋白酶活力极显著低于CK,类胰凝乳蛋白酶活力显著低于CK.另外,采用酶联免疫(ELISA)方法在取食转Bt-cry1Ac基因棉花花粉的蜜蜂6日龄幼虫体内能够检测到Bt杀虫蛋白.表4参12     

贫瘠营养条件下转cry1Ab/c基因水稻的生态适合度

以抗虫转cry1 Ab/c基因水稻华恢1号(Bt水稻)及其非转基因亲本明恢63(CK水稻)为研究材料,在模拟贫瘠营养条件下(不施肥、无靶标虫压)初步评估了转cry1Ab/c抗虫基因水稻的生态适合度效应.结果表明:贫瘠条件下Bt水稻cry1 Ab/c基因的基本表达规律与大田条件下相似,但是Bt蛋白表达量更低.与亲本明恢63相比,Bt水稻在主要生长发育期的株高、叶绿素含量、叶形和根系等指标方面呈现出显著的生态适合度利益,Bt水稻实粒数、谷粒数、实粒重和千粒重这些重要繁殖指标也较亲本水稻显示出明显的生态适合度正效应,表明其种群在自然界中的生存能力和延续能力可能超越CK水稻,从而产生环境风险.     

外源Bt杀虫蛋白和棉花抗虫黄酮类化合物的互作关系

利用高效液相色谱（HPLC）技术比较了不同生长时期围t基因棉花及其对照受体亲本不同器官中主要抗虫黄酮类物质含量的差异。显著性分析发现，外源Bt杀虫蛋白表达对棉花原有的芸香苷，槲皮素和异槲皮苷等抗虫黄酮类化合物不存在不利的影响，以芸香苷作为黄酮类物质代表物，在饲料中进行了棉铃虫幼虫对芸香苷和Bt杀虫蛋白的复合剂量反应试验，结果表明，芸香苷对棉铃虫幼虫的毒杀作用达到极显著水平，同时随着芸香苷浓度的提高，Bt杀虫毒蛋白对棉铃虫幼虫的杀虫效果得到增强。芸香苷对Bt杀虫毒蛋白有极显著增效作用。     

转野生荠菜凝集素基因棉花对赤子爱胜蚓的影响

在实验室条件下分别给赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)饲喂在自然状况下可能接受的棉叶最高添加量和2倍最高添加量的转野生荠菜凝集素(WSA)基因棉花(Gossypium hirsutum)叶片,并以其亲本棉花叶片为对照,以牛粪为阴性对照,以农药为阳性对照,研究种植转WSA基因棉花对赤子爱胜蚓死亡率、生长及繁殖的影响。结果表明,在49 d的试验周期内,与取食亲本棉花叶片的赤子爱胜蚓相比,取食转WSA基因棉花叶片的赤子爱胜蚓的死亡率,体质量,GST、SOD、纤维素酶活性以及蚓茧数和小蚯蚓数均无显著差异,未发现转WSA基因棉花对赤子爱胜蚓有不利影响。     

转基因毛白杨外源基因转移的环境风险分析

以8年生转Bt基因败育毛白杨雄株为实验材料,分离其体内、体外、根际土壤、蛀干桑天牛(Apripona germari Hope)排泄物中可培养的细菌和真菌,利用特异引物对获得的微生物进行转Bt基因败育毛白杨雄株外源基因PCR检测.实验发现,381株次细菌中有6株PCR检测阳性;307株次真菌中有4株PCR检测阳性.     

棉铃虫天敌中红侧沟茧蜂Microplitis mediator对不同处理棉花的趋性行为反应

采用机械损伤(处理A)、棉铃虫取食为害(处理B)、棉铃虫取食棉花 棉铃虫复合物(处理B H)、水杨酸诱导(处理C)、机械损伤加棉铃虫口腔分泌物(处理D)5种方式诱导现蕾期棉花植株,并应用Y型嗅觉仪测定处理后棉花对棉铃虫天敌中红侧沟茧蜂搜索寄主行为的影响.处理B、处理B H和处理C棉花对中红侧沟茧蜂有显著的引诱作用.健康棉株、处理A及处理D棉花对中红侧沟茧蜂没有明显的吸引.中红侧沟茧蜂对处理C、处理B H以及处理B棉花没有明显的趋性差异.利用气质联用系统对各处理棉花挥发性物质进行定性和定量分析.表明处理B、处理B H、处理C棉花挥发物种类和含量均比对照棉花多,处理A及处理D棉花与对照棉花挥发物种类和含量差异不显著.处理C、处理B及处理B H棉花中β-月桂烯、β-蒎烯、α-蒎烯的含量明显增加.处理C棉花柠檬烯的含量发生明显变化.图2表1参19     

苏云金芽胞杆菌聚γ-谷氨酸-明胶微胶囊剂制备及其抗逆性

晶体蛋白是苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)的主要杀虫成分,其抗热处理能力及抗紫外照射能力差,造成在生产及使用过程中易失活,防效不稳定,残效期短.为改良Bt剂型,探讨了以聚γ-谷氨酸(γ-PGA)-明胶为囊壁材料的复凝聚相分离法制备Bt微胶囊剂的加工工艺,并对制得的Bt微胶囊剂进行了抗热及抗紫外能力分析,比较了Bt成囊前后的杀虫活性和芽胞存活率.结果表明,经紫外(30 w)照射4 h,Bt微胶囊和Bt原粉对棉铃虫3龄幼虫的相对致死率分别是53.57%和16.60%,芽胞存活率分别是46.63%和6.90%;于80℃处理100 min后,对棉铃虫3龄幼虫的相对致死率分别是43.42%和26.11%;于100℃处理15 min,Bt微胶囊和Bt原粉的芽胞存活率分别是72.53%和25.50%.Bt微胶囊化可显著提高Bt对热处理及紫外照射的抗逆性.图4表2参13     

转Bt基因棉花抗虫萜烯类化合物时空动态的HPLC分析

利用高效液相色谱（HPLC）技术对转Bt基因棉花抗虫萜烯化合物种类、含量以及时空动态进行了初步研究。结果表明,被研究的抗虫棉品种抗虫萜烯类化合物在不同品种、不同组织器官间含量差异较大。叶片中杀实夜蛾素（包括H1、H2、H3、H4)含量较高,花及蕾中棉酚含量的比例明显高于叶片。总抗虫萜烯类（包括棉酚、半棉酚酮、杀实夜蛾素H1、H2、H3、H4以及甲氧基半棉酚酮等）均以铃、顶叶含量最高,蕾、花柱等器官次之。说明在棉花不同品种、同一品种不同器官中是不同的萜烯类化合物在起到抗虫作用。图3参16     

转cry1Ac+cry2Ab基因棉对土壤细菌群落结构和功能多样性的影响

以不同生育期转cry1 Ac+cry2Ab基因棉和常规棉田土壤为对象,采用传统平板培养、Biolog分析和变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术,研究了该新型转基因材料对土壤细菌群落结构和功能多样性的影响。可培养细菌数量测定结果表明,在棉花整个生育期,2种棉田土壤可培养细菌数量具有相同的变化趋势;与常规棉相比,转cry1 Ac+cry2 Ab基因棉田可培养土壤细菌数量在蕾期存在显著差异(P0.05),其他生育期则无显著差异。Biolog分析结果显示,转cry1 Ac+cry2 Ab基因棉和常规棉田土壤细菌活性和碳源利用能力在苗期和蕾期存在明显差异,其他生育期则无明显不同。PCR-DGGE图谱的聚类分析结果表明,转cry1 Ac+cry2 Ab基因棉与常规棉田土壤细菌群落结构均随着生育期的不同而发生改变,且两者仅在花铃期出现明显差异。对PCR-DGGE条带的序列分析表明,转cry1 Ac+cry2 Ab基因棉与常规棉田土壤细菌之间的差异具有随机性,可能与采样时期或采样点的差异有关。综上所述,2种棉田土壤细菌群落结构和功能多样性在整个棉花生育期的变化趋势基本一致,转cry1Ac+cry2Ab基因棉仅在某些时期对其产生短暂影响,大部分时期无明显影响。     

9种杀虫剂对中华大刀螂幼虫的毒性

螳螂是田间控制害虫种群增加的重要捕食性天敌之一。以中华大刀螂3龄幼虫(Paratenodera sinensis Saussure)为受试生物,利用9种常用杀虫剂配制成不同浓度梯度的药剂,通过喷雾法直接暴露,分别测定了LC50和死亡率来评价不同杀虫剂对中华大刀螂毒性和危害程度的影响。结果显示,9种杀虫剂对中华大刀螂幼虫的毒性(LC50值)差异很大,用药后24h的LC50在0.7182～347.7962mg·L-1之间,LC95在8.8057～1734.5650mg·L-1之间;用药后48h的LC50在0.3564～193.6887mg·L-1之间,LC95在3.8958～1548.3258mg·L-1之间;用药后72h的LC50在0.2232～115.3391mg·L-1之间,LC95在1.7730～530.6462mg·L-1之间。不同杀虫剂对中华大刀螂幼虫的毒性差异最高达到543.46倍。毒性大小依次为,高效氯氟氰菊酯﹥啶虫脒﹥联苯菊酯﹥毒死蜱﹥噻虫嗪﹥茚虫威﹥吡虫啉﹥阿维菌素﹥苏云金杆菌原粉(Bt)。根据田间推荐浓度处理的死亡率判断,毒死蜱、联苯菊酯、啶虫脒、高效氯氟氰菊酯为有害水平,Bt为中度有害水平,吡虫啉、茚虫威、噻虫嗪为微害水平,阿维菌素接近无害水平。根据LC50与田间推荐浓度的比值判断,阿维菌素、吡虫啉对螳螂种群数量不会产生太大影响;Bt、茚虫威和噻虫嗪对螳螂种群数量会产生一定危害;而毒死蜱、啶虫脒、联苯菊酯和高效氯氟氰菊酯将严重影响螳螂种群数量的稳定性。在24～72h范围内,不同杀虫剂LC50和LC95随施药时间的延长而降低,说明暴露时间越长毒性越大,危害程度也越大。建议在中华大刀螂生活范围内减少高效氯氟氰菊酯、联苯菊酯、啶虫脒和毒死蜱的施用,推荐杀虫剂田间使用量时,除考虑对防治对象的防效,还应考虑对天敌种群的危害,提高药剂使用安全性,保护天敌种群的稳定性。     

不同棉花品种及种植区域对土壤无脊椎动物群落结构的影响

采用干、湿漏斗分离法,在山东省陵县采集了试验田的Bt棉(新棉33B)和常规棉(中棉12)及大田条件下Bt棉的0～15cm土层中的土壤无脊椎动物,并对其群落结构进行了分析.结果表明,线虫和螨类是3种类型棉田的优势土壤动物类群,其频度分别为60%～85%和9%～27%.试验田的常规棉和Bt棉相比,33B棉田土壤动物的类群较多,线虫、鞘翅目、双翅目数量和土壤动物总数均较高,但各土层土壤动物的多样性指数H’和均匀度指数J值均较低.试验田和大田的33B相比,其土壤动物的类群数相近,但大田33B的轮虫和线蚓数量较高,线虫、蠋、鞘翅目数量和土壤动物总数均较低,各土层土壤动物的多样性和均匀度均较高.Rényi多样性指数曲线也表明,试验田33B棉田的土壤动物多样性高于中棉12,大田33B的土壤动物多样性高于33B试验田.6～11月期间,各土层土壤动物的数量动态在不同类型棉田趋势基本相同.7月是中棉12棉田土壤动物数量的高峰期,9月是试验田和大田33B的高峰期.试验田的中棉12和33B棉田,6～8月土壤动物的多样性指数和均匀度指数变化趋势较为一致;9～10月,33B棉田土壤动物的多样性和均匀度较高.6～11月,大田33B土壤动物的多样性和均匀度均显著高于试验田33B.可见,棉花品种和实验地点等因素均可显著影响土壤动物的群落结构.Bt棉33B棉田的土壤动物多样性高于常规棉中棉12;大田33B的土壤动物多样性高于33B试验田.图2表4参29     

中华圆田螺抗氧化-代谢酶系统对转cry1Ab/Ac基因抗虫水稻的响应

对生长在不施农药转Bt基因抗虫水稻华恢1号(HH1)、非Bt稻明恢63(MH63)及施药的明恢63(MH63C)3种稻田生境中的中华圆田螺抗氧化系统物质(SOD、CAT、GSH-PX、GSH)及代谢酶(GST、ACP)差异进行了研究.结果表明:HH1稻田生境田螺肝脏和鳃SOD、CAT、GSH-PX活性均高于MH63稻田,其中SOD和CAT活性差异极显著(p＜0.01);肝脏GSH含量和GST活性在HH1和MH63稻田生境中差异不显著;HH1稻田生境中田螺肝脏ACP活性显著高于MH63稻田生境组(p＜0.01).对于MH63C和MH63组,MH63C稻田生境田螺肝脏中SOD、CAT和GST活性均显著提高,而鳃GSH-PX、GST活性和GSH含量在MH63C生境组表现为明显提高.由此可见,转Bt水稻生境可提高田螺抗氧化能力,对解毒酶系统活性没有明显影响,即对田螺未产生明显的毒副作用;而施用农药明显激活田螺抗氧化系统和解毒代谢酶活性.     

基于环介导等温扩增法可视化检测玉米转基因成分

快速准确的转基因检测技术是严格监管转基因作物及其产品的重要支撑;不同转基因作物由于导入不同外源目的基因从而表现出不同性状,因此外源目的基因序列可作为基于核酸检测技术进行转基因筛选的标志物.基于环介导等温扩增(Loop-mediated isothermal amplification,LAMP)技术,以中性红染料作为比色试剂,建立玉米内源基因和玉米转基因成分的基因特异性的可视化快速检测方法.针对玉米内源基因IVR基因,抗虫外源bar、pat基因,和Bt176中的抗除草剂外源cry1Ab基因分别设计了LAMP引物.结果表明,在Real-time LAMP体系下,能够实现对玉米内源IVR基因、转基因玉米品系Bt176中的bar基因和转基因玉米品系TC1507和59122中的pat基因的检测.对转基因玉米品系Bt176中的cry1Ab基因设计的引物能特异性扩增Bt176,而对Bt11和MON810两种转基因玉米品系无效.通过优化Tris-HCl和中性红浓度,在5 mmol/L Tris-HCl和100μmol/L中性红浓度条件下建立了可视化检测体系,反应1 h即可分别实现对玉米内源基因IVR基因,抗虫外源bar、pat基因,和抗除草剂外源cry1Ab基因的检测.中性红可视化检测结果与Real-time LAMP荧光扩增曲线结果一致,体现了该可视化检测方法具有较高的准确性.本研究建立了一种对玉米转基因相关成分的可视化检测体系,该方法既快速又简便且尤其适用于现场检测.(图6表1参17)     

荧光增白剂对重组苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒的增效作用

以β-半乳糖苷酶基因为标志基因的重组苜蓿银纹夜蛾核型多角体(AcMNPV-hsp70／lacz)研究光增白剂对该病毒的增效作用及其作用方式．通过病毒毒力的生物测定表明：光增白剂FB-28能提高甜菜夜蛾幼虫的死亡率，降低半致死浓度，缩短半致死时间；光增白剂的增效作用与感染虫龄有关．此外，应用组织切片技术对中肠组织病理以及血淋巴细胞感染观察表明：在幼虫的病毒接种物中添加合适浓度的荧光增白剂不会改变病毒在幼虫中肠组织中的感染部位，却可以提高幼虫对病毒的敏感性，产生更多的病灶．图版1图4表3参19     

氟虫腈对意大利蜜蜂工蜂幼虫及幼龄工蜂的亚致死效应

蜜蜂是重要的授粉昆虫,亦是重要的环境污染指示生物.氟虫腈对蜜蜂剧毒,Pesticide Properties Data Base (PPDB)数据库中登记的其对蜜蜂的急性经口及接触半数致死剂量(LD50)分别为0.00417 μg·蜂-1和0.00597 μg·蜂-1,正因为对非靶标生物的毒性较高,其使用也受到了限制,目前仅用于卫生害虫防治和一些旱田作物的土壤处理等.尽管有关氟虫腈对蜜蜂的危害已有一些报道,但有关其对蜜蜂幼虫和幼龄工蜂的亚致死作用研究仍较为缺乏,鉴于此,本文以意大利蜜蜂(Apis mellifera L.)的工蜂幼虫和新出房工蜂(＜24 h)为研究对象,采用人工饲喂重复染毒法,分别测定了10-3、10-2、0.1、1和10 μg·L-1的氟虫腈对工蜂幼虫的21d慢性毒性和1、5和10 μg·L-1的氟虫腈对新出房工蜂7d和14d的慢性毒性.结果 表明,与对照相比,10-3～ 10 μg·L-1范围内的氟虫腈可以使幼虫化蛹率显著降低20.83％ ～ 47.91％ (P＜0.05),羽化率显著降低25.00％ ～ 43.72％(P＜0.05);对于幼龄工蜂,1μg·L-1和5 μg·L-1氟虫腈暴露7d和14d时蜜蜂死亡率均＜10％;10 μg ·L-1氟虫腈暴露7d时,死亡率＜20％,当暴露时间延长至14 d时,成蜂死亡率高达(65.0± 17.7)％ (P＜0.0001),显著高于对照组,这说明氟虫腈对蜜蜂具有一定的时间累积毒性(time reinforced toxicity,TRT).此外,通过对蜜蜂幼虫和工蜂体内抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT))、解毒酶谷胱甘肽转移酶(GST)酶活力及谷胱甘肽(GSH)、脂质过氧化产物丙二醛(MDA)含量的测定结果表明,氟虫腈暴露可显著提高幼虫体内CAT的酶活力和MDA含量(P＜0.05),但GST的酶活力显著降低(P＜0.01);而成蜂在经过处理后,体内CAT和GST的酶活力、GSH的含量均会显著降低(P＜0.05),这说明亚致死剂量的氟虫腈可干扰蜜蜂机体稳态,引发蜜蜂幼虫和成蜂显著的氧化损伤,从而危害蜜蜂健康.氟虫腈具有较强的内吸特性和环境稳定性,作物种子处理或卫生施用依然可能导致其在花粉、土壤和水体中的痕量级残留,本研究中发现氟虫腈对蜜蜂幼虫和成蜂生存及各生理指标的最低可观察效应浓度(LOEC)可低至10-5 μg·L-1和10 μg·L-1,相关结果可以补充低残留浓度下氟虫腈蜜蜂风险评价数据的不足,为未来氟虫腈的安全用药指导提供参考.     

苏云金芽胞杆菌菌株WB9编码活性因子的基因分析

采用PCR—RFLP及PCR技术对苏云金芽胞杆菌新分离菌株WB9的ICP、VIP、几丁质酶和肠毒素4种活性因子的编码基因进行了分析．结果表明，该菌株含有编码ICP的cry1Aa、cry1Ab、cry1Cb、cry1Fa和cry1GaS个cry1基因型，编码Vip3A蛋白的vip3A基因以及编码3种肠毒素的hblA、bceT和entS基因；不含编码几丁质酶的基因．将vip3A、hblA、bceT和entS基因PCR产物回收纯化后直接测序，经在线的BLAST软件进行同源性分析，前两个基因片段与Bt已公布基因序列的相应片段同源性分别为99％和96％～98％，bceT基因片段与蜡质芽孢杆菌bceT相应片段同源性为97％．     

对甘薯茎线虫具有杀虫活性的苏云金芽胞杆菌筛选及特性鉴定

为筛选对甘薯茎线虫具有高毒力的苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)菌株,提取12株供试Bt菌株的晶体蛋白,溶解后加入到甘薯茎线虫悬浮液中,统计3 d和7 d后甘薯茎线虫的死亡率.经初筛和复筛后得到一株对甘薯茎线虫具有高毒力的Bt菌株YBT-008,其对甘薯茎线虫的LC50值为203.76μg/mL.研究了YBT-008的生物学特性,结果表明,YBT-008在LB培养基上培养约12 h后进入稳定期,并且伴随芽胞的形成产生卵圆形的伴胞晶体;SDS-PAGE分析表明YBT-008可产生多种待鉴定的晶体蛋白类型,质粒检测显示该菌株有5条质粒条带.YBT-008的获得为利用Bt防治甘薯茎线虫提供了新型菌株和基因资源.     

多拷贝表达转鲑鱼降钙素基因酵母的急性、亚急性毒性

口服转鲑鱼降钙素基因酵母为鲑鱼降钙素的应用开辟了一条新的途径.为评价转鲑鱼降钙素基因酵母的安全性,将转基因酵母分别灌胃昆明种小鼠和Wistar大鼠进行急性毒性实验(7 d)、亚急性毒性实验(8周).急性毒性实验结果表明灌喂转基因酵母对小鼠无致死效应(LD50>10 000 mg/kg);亚急性毒性实验中高(2.0 g/kg)、低(0.5 g/kg)剂量组动物的一般状况、体重、主要脏器系数、血液学指标及血液生化指标与各对照组比较,均未见明显差异(P>0.05),组织病理切片检查未发现病理性变化.实验结果说明转鲑鱼降钙素基因酵母不会对实验动物造成不良影响,是安全无毒的.图3表3参16