基于分子信标探针的荧光定量PCR方法检测转基因食品

选择了内源基因大豆植物凝集素(lectin)、玉米转化酶(invertase)和外源基因花椰菜花叶病毒35S(CaMV35S)启动子的分子信标探针,确定了探针浓度和镁离子浓度等反应条件,分别对转基因大豆和转基因玉米系列标准品进行内源基因和外源基因的荧光PCR扩增,在PCR反应过程中分别以两种荧光通道信号分别追踪同一样品DNA内源基因和外源基因的扩增动力学变化,并依此绘制了循环阈值与转基因食品百分比含量之间的标准曲线,建立了转基因大豆和转基因玉米的分子信标探针-荧光定量PCR检测方法,该方法具有特异性强、敏感性高的特点,实现了对转基因食品的定量分析.图7表1参11     

抗除草剂转基因作物实时荧光定量PC检测

建立了一种以SYBR Green Ⅰ为结合染料、快速准确检测转抗除草剂基因成分的实时荧光定量PCR方法.以转基因大豆与转基因玉米标准品为材料,通过使用特异性引物和SYBR Green Ⅰ结合染料实时荧光定量PCR技术,对转基因农作物中外源抗除草剂基因进行了定量检测,绘制了两种基因扩增的标准曲线图,根据标准曲线方程计算外源基因含量;并作了溶解曲线、检测方法检测灵敏度和精密度的分析.研究发现,两者标准曲线方程线性关系良好.R~2 值分别达到0.993 9与0.992 4.通过已知标准品进行验证,实测值与真值接近,与实际含量的相埘偏差是6.52%和7.90%.结果表明,SYBR Green Ⅰ结合染料法完全可以用于转基因农作物定量PCR检测.图5表2参11     

优良籼型恢复系转基因植株的获得及其遗传稳定性

报道了用基因枪转化法将雪花莲凝集素基因(gna)转移到优良籼型杂交稻恢复系蜀恢527中．PCR、PCR Southern blotting和Southern blotting等分子检测证明，外源基因以多拷贝单位点方式整合到受体基因组中并稳定遗传到转基因第三代(T2)．转基因第一代植株(TO)在株高和结实率上与相应的组培、种子实生苗植株相比，发生明显的不可遗传的变异，随着繁殖代数的增加，转基因植株恢复到与对照植株一致．Western blotting表明，目的基因在转基因植株中正确表达．蛋白活性分析显示，外源基因在转基因植株中合成的蛋白具有凝血生物活性，含量占可溶性总蛋白的0．1％左右．本文还对转基因技术在杂交稻育种中的应用进行了讨沦．图4表2参18     

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     

云南玉溪烟区轮作与连作土壤细菌群落多样性比较研究

为评价云南玉溪烟区轮作和连作对土壤细菌群落多样性影响,从土壤中直接提取土壤细菌总DNA,用细菌16S rDNA特异性引物进行PCR扩增和变性梯度凝胶电泳(DGGE),每个处理样品3次重复,在DGGE图谱中相似性较高,基本聚在一起,从整体证明了试验操作方法较为精确.从泳道分析图可知,轮作土壤细菌群落各泳道条带数量13～29条不等,平均为21条.连作土壤细菌群落各泳道条带数量从4～20条不等,平均为12条.从每条泳道的条带数方面和光密度值分别进行细菌群落多样性各指标的比较,结果表明,轮作处理细菌群落丰富度指数均大于连作处理,轮作香农-威纳和辛普森指数(1/D)均大于连作,表明轮作微生物多样性较连作高,轮作方式可以提高植烟土壤细菌群落的多样性.     

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)     

转基因不结球白菜实验地中外源基因流动及在不向作物中的自然渗入

首次报道了转基因不结球白菜实验地中 ,以除草剂抗性基因bar为标记基因的外源基因流动以及在芸薹属不同栽培作物中的基因渗入情况 .结果表明 ,外源基因能随花粉的散布流动 ,距离转基因花粉源越远 ,流动频率越低 .距离转基因白菜 0～ 3m处为花粉的主要流动区域 ,其频率占总流动率的 5 0 %左右 .2 0m隔离带后基因的流动频率仅为10m隔离带后的 1/2 0 .自然条件下 ,白菜中的外源基因在芸薹属同基因组作物中具有较高的渗入频率 ;在基因组具部分同源性的甘蓝型油菜中具一定的渗入频率 ;不能渗入甘蓝基因组中 .基因的渗入频率与作物间的亲缘性、隔离距离等多因素相关 .探讨了基因流动频率与基因渗入频率的差异 ,提出在有显性标记基因及花粉的供体、受体完全亲合的情况下 ,可以用基因的渗入频率来反应田间的基因流动情况 .图 4表 4参 12     

黄土高原土壤中细菌群落结构多样性的PCR-DGGE分析

利用细菌通用引物,对从黄土高原5个地区土壤样品以及西峰剖面26个土壤样品中提取的总DNA进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术对PCR产物进行分析,以揭示黄土高原土壤中细菌群落结构的多样性.针对黄土高原土壤微生物特点进行DGGE试验条件优化,获得最佳变性梯度为40%～70%,最佳电泳时间为17 h(100 V).对不同深度土壤细菌DGGE图谱的聚类分析表明,不同深度土壤细菌呈现2种不同的群落结构,推测其成因可能与季风性气候引起的温湿环境变化及冰期有关.在夏季风加强而冬季风减弱的时期,气候温暖潮湿,风化成壤作用强烈,在DGGE图谱中表现为土壤样品条带多而密;反之,风化成壤作用较弱,在DGGE图谱中表现为条带少而疏.对洛川、西峰等5个地区土壤细菌Shannon-Weiner指数的测定结果表明,Shannon-Weiner指数受条带亮度及迁移率的影响.     

高赖氨酸蛋白基因在转基因生菜中的表达和遗传转化

以生菜(LactucasativaL.)为受体材料,将含有高赖氨酸蛋白基因的植物表达载体pLBI用农杆菌介导法进行遗传转化,获得47株转基因生菜植株.PCR和Southern-blotting检测证实目的片段在T0代的整合,RT-PCR检测表明目的基因的转录.T0代植株赖氨酸(Lys)含量的测定分析表明,赖氨酸有不同程度的提高,比对照提高最高的可达9.46%.T1代植株PCR检测证明,目的基因能够遗传.图5表1参25     

转pBinMoBc基因棉花的培育与应用

采用农杆菌介导法将含有复合OM启动子和增强子Ω因子的外源基因pBinMoBc导入冀棉20中.转化再生株经分子检测表明,外源基因已整合到转基因植株基因组内,并得到了表达,转化外源基因插入拷贝数是1~2个.转化后代材料经6~7代选育为纯合品系2001pb-3.2001pb-3抗虫性较好,每公顷产皮棉1534.5kg,比对照增产18.68%.图5表3参4     

烟区轮作与连作土壤细菌群落多样性比较

采用从土壤中直接提取土壤细菌总DNA,并用细菌16SrDNA特异性引物进行PCR扩增和变性梯度凝胶电泳（DGGE）的方法,对比研究了贵州福泉烟区轮作和连作对土壤细菌群落多样性的影响,每个处理样品3次重复在DGGE图谱中相似性较高,基本聚在一起,从整体证明了试验操作方法较为精确。由DGGE图谱可知,轮作土壤微生物条带数量15-31条不等,平均为23条。连作土壤微生物条带数量从7-25条不等,平均为18条。分别从每条泳道的条带数和光密度值两方面,对细菌群落多样性指标进行了比较。结果表明,轮作处理细菌群落丰富度指数均大于连作处理,轮作Shannon-wiener和辛普森指数（1/D）均大于连作,表明轮作微生物多样性较连作高,轮作方式可以提高植烟土壤细菌群落的多样性。     

厦门后溪流域沿城乡梯度浮游细菌多样性及其与环境因子的关系

为研究城市化对河流浮游细菌的影响,选取厦门后溪流域沿城乡梯度采集样品,并利用变性梯度凝胶电泳(Denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)和多元统计方法对浮游细菌群落空间分布格局进行分析.结果表明,Shannon-Weiner多样性指数和DGGE条带数随着采样站点和城市中心距离的减小呈现先升高后下降的趋势.聚类分析(Cluster)和多维尺度分析(Multidimensional scaling,MDS)将12个站点的浮游细菌群落分为4组,测序结果显示β-变形菌(Betaproteobacteria)是优势类群,占40.0%.统计分析表明,pH和总氮(Total nitrogen,TN)是影响后溪浮游细菌群落组成最主要的环境因子,他们共同解释了47.6%的群落组成变化.总之,沿城乡梯度随着水体理化指标的变化,浮游细菌群落也发生明显转变,表明后溪浮游细菌受到城市化的强烈影响.此外,结果也提示DGGE可以作为监测与评价河流生态系统健康的重要工具.图6表2参33     

转双价抗真菌病害基因大豆对根际土壤微生物群落结构的影响

采用传统的平板计数法和变性梯度凝胶电泳技术,对转chi+rip(几丁质酶和核糖体失活蛋白)双价抗真菌基因大豆转基因G0431以及其亲本非转基因大豆黑农35种植后的根部土壤可培养细菌(含芽胞杆菌、产荧光假单胞菌)、真菌、放线菌进行平板计数及细菌和真菌的群落结构分析.结果表明,二者根部土壤可培养细菌(含芽胞杆菌和产荧光假单胞)、真菌和放线菌的数量并无显著差异;此外,变性梯度凝胶电泳图谱的聚类分析结果显示,时间变化是造成根部土壤细菌和真菌群落结构变化的主要因素,而同一时间内转基因G0431和黑农35根部土壤的细菌和真菌群落结构之间并无显著不同.在大豆的整个生长期内,根部土壤细菌群落多样性指数为5.32～5.37,群落分布均匀度指数为0.91~0.95;根部土壤真菌群落多样性指数为4.78～4.91,群落分布均匀度指数为0.81～0.89.以上结果说明,几丁质酶和核糖体失活蛋白双价基因的导入并没有对大豆根际可培养细菌(含芽胞杆菌和产荧光假单胞)、真菌和放线菌的数量以及细菌和真菌的群落结构产生显著影响.图4表2参22     

转Bt基因玉米种植对土壤细菌数量及多样性的影响

利用三室根箱装置获得玉米生长室土壤(S I)、根际土(SⅡ)、非根际土(SⅢ)3个不同根区土壤,采用传统平板计数培养与变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术相结合的方法,研究了转基因玉米Btll及其非转基因亲本在播种后40、50、60 d各根区土壤细菌数量及多样性的变化.结果表明,转Bt基因玉米播种后50、60 d S I根区土壤可培养细菌数量显著低于非转基因亲本,播种后40、50 d SⅡ根区土壤可培养细菌数量较亲本玉米显著增加,而在其他时期和根区与亲本玉米之间均无显著差异.DGGE图谱显示,3个采样时期各根区DGGE图谱条带数、土壤细菌多样性指数和均匀度指数均无显著差异(P＞0.05).     

水稻生育期对不同施肥条件下黄泥田土壤无机氮及细菌群落的影响

为揭示不同施肥条件下水稻生育期黄泥田土壤细菌群落的动态变化及对可溶性无机氮的影响,以33年不同施肥处理(不施肥CK、单施无机肥NPK、无机肥配施牛粪NPKM和无机肥配施秸秆NPKS)的黄泥田为研究对象,采用实时荧光定量PCR和高通量测序等技术分析水稻幼苗期、分蘖期、拔节期、扬花期和成熟期的黄泥田耕层土壤细菌数量、群落组成和结构.结果显示,黄泥田可溶性无机氮以铵态氮为主,含量为6.01-30.93 mg/kg,占可溶性无机氮总量的95%以上.细菌16S rRNA基因拷贝数为3.03×107-14.33×107/g干土.土壤优势细菌群落为变形菌门、绿弯菌门、放线菌门和酸杆菌门.偏最小二乘法判别分析表明,不同施肥处理细菌群落差异以拔节期最为明显;不同生育期细菌群落差异以无机有机肥配施处理最为明显.多元方差分析表明,水稻生育期可以解释细菌群落结构59.79%的变异,施肥处理可以解释细菌群落结构10.44%的变异,土壤铵态氮与细菌16S rRNA基因拷贝数呈显著正相关(P 0.05).本研究表明土壤细菌群落与土壤铵态氮存在一定的相关性,且水稻不同生育期引起的土壤细菌群落结构差异比不同施肥处理引起的细菌群落结构差异更为明显.(图3表4参26)     

抗虫-耐除草剂转基因玉米种植对根际土壤细菌和真菌群落的影响

全生育期种植抗虫基因cry1Ab/cry2Aj和耐除草剂基因G10evo-spsps的转基因玉米及其亲本非转基因玉米,采用定量聚合酶链式反应(PCR)和高通量测序技术,测定玉米拔节期和成熟期根际土壤细菌和真菌群落数量、组成及多样性,研究种植抗虫耐除草剂转基因玉米对根际土壤微生物的影响。结果表明,种植转基因玉米未显著影响根际土壤理化性质、土壤荧光素二乙酸酯水解酶活性、微生物群落丰度及多样性;在门水平上,种植转基因玉米仅显著提高2个生长时期根际土壤细菌放线菌门(Actinobacteria)相对丰度;在属水平上,种植转基因玉米均显著降低2个生长时期根际土壤细菌Candidatus_Nitrososphaera相对丰度;种植转基因玉米未影响真菌门水平相对丰度,但影响根际土壤真菌Fusarium、Staphylotrichum和Lophiostoma属相对丰度。另外,生长时期显著影响根际土壤可溶性有机碳和全氮含量,也显著影响根际土壤细菌群落组成和多样性,但未显著影响根际土壤真菌群落组成和多样性。该研究旨在为转基因作物产业化的自然生态风险管理和控制提供基础数据和理论支撑。     

基因枪介导获得转植酸酶基因水稻研究

植酸酶是一类能促进植酸及其盐类水解成肌醇和磷酸的酶的总称.它能提高饲料和食品中磷的利用率,减轻粪便中磷排放所造成的环境污染,清除植酸与金属离子的螯合作用,改善微量元素的吸收和利用.本研究将马铃薯的胞外分泌信号肽(Psec)和大肠杆菌的植酸酶基因(appA2)结合组成融合基因导入粳稻台北309中.PCR检测和Southern杂交表明,植酸酶基因和分泌信号肽序列已经整合到水稻的基因组中.无机磷含量分析表明,含目的基因的转基因水稻种子及茎叶中的无机磷含量均较未转化植株有显著的提高.图6表1参14     

抗旱和耐盐碱转基因棉花对土壤线虫群落的影响

土壤线虫作为土壤质量的重要指标,已成为转基因作物环境安全性评价的重要内容之一。于2014和2015年,以抗旱转基因棉花013011和耐盐碱转基因棉花013018为对象,研究2种抗逆转基因棉花对棉田土壤线虫群落结构的影响。结果表明,在所有处理中共鉴定出土壤线虫34属,其中,食细菌线虫13属,食真菌线虫3属,捕食性线虫9属,植食性线虫9属,其中优势属均为头叶属(Cephalobus)、真头叶属(Eucephalobus)和螺旋属(Helicotylenchus)。与各自受体对照相比,除了抗旱转基因棉花013011土壤线虫的属丰富度显著降低(P0.05)、食细菌线虫丰度显著增加(P0.05)外,各处理其他生态学指标和营养类群并不受性状因素的影响。耐盐碱转基因棉013018及其受体对照棉Q处理棉田土壤线虫总丰度,食细菌线虫丰度、捕食杂食性线虫丰度在不同采样时间之间均存在显著或极显著差异。抗旱转基因棉013011及其受体棉TH2处理棉田土壤线虫通路指数、成熟度指数和植食性线虫指数在不同采样时间之间存在极显著差异。抗旱和耐盐碱转基因棉田与对照田相比,中杆属(Mesorhabditis)和桑尼属(Thornia)个别稀有属土壤线虫相对丰度发生显著变化,而优势属土壤线虫相对丰度无显著变化。     

转Bt基因抗虫棉对土壤微生物群落生物多样性的影响

设置非转基因抗虫棉棉田以及分别种植7和10 a转Bt基因抗虫棉的棉田3个处理,于2007--2008年棉花苗期、蕾期、花铃期和吐絮期采样测定了土壤中5个微生物种类的数量,以监测长期种植转Bt基因抗虫棉对土壤微生物群落生物多样性的影响.结果表明,3种类型棉田土壤细菌、真菌、固氮菌、反硝化细菌、亚硝化细菌数量以及微生物多样性指数在整个棉花生长期内变化趋势基本一致,其中,在棉花蕾期各种微生物数量达到高峰.与种植非转基因抗虫棉相比,不同种植年限转Bt基因抗虫棉对土壤细菌、真菌、固氮菌、反硝化细菌、亚硝化细菌数量和微生物多样性指数都无显著影响,但随着采样时间的不同,3种类型棉田土壤各类微生物数量和多样性指数都呈明显季节变化.     

基于16S rDNA-DGGE和FDC技术对富营养化湖泊不同生态修复工程区细菌群落结构的研究

于2005年10月在太湖梅梁湾水体生态修复工程区中采集不同生物净化区水样,直接提取水样中的总DNA,以细菌16SrDNA通用引物进行V3区PCR扩增,PCR产物经DGGE(变性凝胶梯度电泳)分离后,获得水体细菌群落的16S rDNA指纹图谱;并运用FDC(表面荧光直接计数)方法对不同生物净化区的细菌丰度进行了测定.结果表明,随着净化处理程度的增加,细菌群落多样性呈现上升趋势,DGGE条带从未实施生态修复的梅梁湾中的13条上升到沉水植物恢复区的25条;细菌数量的变化则呈现显著下降趋势,由工程区外围(重富营养区)的5.36×106cells/mL下降到生态修复区的2.06×106cells/mL.生态修复工程的实施改善了水体的生境条件,提高了水体的自净能力,促进了细菌多样性的恢复.图6表1参40