转cry1Ab和epsps基因玉米C0030.3.5对大型蚤(Daphnia magna)的生态毒性研究

随着抗虫和耐草甘膦除草剂转基因玉米的迅速推广和种植,其环境安全性也越来越成为人们关注的焦点。为探讨抗虫耐除草剂转基因玉米C0030.3.5(外源基因cry1Ab和epsps)对水生动物环境的安全性,以模式生物大型蚤(Daphnia magna)为指示生物,分别使用1.5 g·L~(-1)C0030.3.5玉米粉和其非转基因对照DBN318玉米粉饲喂大型蚤28 d,探讨C0030.3.5玉米对大型蚤生长和繁殖的影响。结果显示,C0030.3.5玉米粉组大型蚤与亲本DBN318组大型蚤相比,体长、存活率、新生幼蚤总数等没有显著性差异(P0.05)。28 d饲喂实验结果表明,抗虫耐除草剂玉米C0030.3.5没有对大型蚤生长和繁殖产生不良影响。上述研究结果为转基因玉米的商业化种植和安全管理提供科学数据。     

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。     

温度、水分和盐度对转基因耐草甘膦大豆种子萌发和幼苗生长的影响

为了探明转CP4-EPSPS(5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶)基因是否会对大豆种子及幼苗的抗逆性产生影响,进而为转基因耐草甘膦大豆的环境安全评价提供科学依据,通过室内试验研究了温度、水分和盐度对转基因耐草甘膦大豆ARG、受体大豆n-ARG及我国传统栽培大豆苏豆3号种子萌发与幼苗生长的影响。结果表明:在种子萌发阶段,ARG对高温胁迫和水分胁迫的抗性显著低于n-ARG和苏豆3号;ARG对盐分胁迫的抗性与n-ARG没有显著差异,但抗性明显弱于苏豆3号。幼苗生长阶段,在温度胁迫(高温40℃,低温15℃)和水分胁迫(渍水和干旱)条件下,ARG在株高增长量和生物量方面都没有表现出优势,相反,在某些方面反而抗性更弱。例如,在轻度干旱胁迫(相对含水量55%)条件下,ARG地上部干重明显小于n-ARG。ARG对盐分胁迫的抗性也弱于n-ARG及我国传统栽培大豆苏豆3号。总之,与非转基因受体大豆n-ARG和我国传统栽培大豆苏豆3号相比,转基因耐草甘膦大豆ARG在温度、水分和盐度逆境条件下的竞争性和入侵性不强。     

不同虫压下转Bt基因水稻与非转基因水稻生态适合度差异

为了解转基因水稻的基因扩散效率和潜在生态风险,以转Bt抗虫水稻Bt63、R1、R2和非转基因常规水稻Ⅱ优838为试材,采用高、低两个不同虫害胁迫水平和转基因与非转基因水稻相间种植方式,通过观察水稻植株营养生长、结实以及对螟虫危害的抗性表现等差异,研究比较了Bt外源基因插入后对水稻植株适合度的影响.结果表明:在低虫害胁迫条件下,转Bt基因水稻在植株分蘖数、生物量鲜重等营养生长指标方面与非转基因对照品系间无明显差异,但株高、穗长、穗重等指标不及对照,且R2和Bt63与对照间差异显著;在高虫害胁迫条件下,3个转Bt基因水稻品系的分蘖数、穗长、穗重等指标明显高于对照.而不同转基因品系株高适合度效应不同,这可能与受体本身的特性相关.3种转基因水稻的单株结实粒数、千粒重与对照在两种虫害胁迫条件下均无显著性差异,Bt基因对受体植株的结实影响不明显.在高虫害胁迫条件下,3种转Bt基因水稻的抗虫能力均显著优于非转基因水稻,表明Bt基因对受体植株的抗虫性影响显著.同时,本研究结果还表明转Bt基因水稻的适合度代价较小,预示了抗虫转基因水稻外源Bt基因在一定环境条件下具有逃逸的可能,但这种风险比较小.     

转EPSPS+PAT基因大豆向非转基因大豆的基因漂移研究

基因漂移是转基因作物环境风险的重要内容之一。我国不仅是世界上栽培大豆的种植大国和野生大豆最重要的分布区,而且栽培大豆的种植区域与野生大豆的分布区高度重叠,因此,如果转基因大豆在我国进行商业化种植,必须对其向栽培大豆和野生大豆的基因漂移进行严格的评价和研究。以我国自主研发的转EPSPS+PAT基因大豆S4003.14为材料,在吉林省伊通县大田条件下研究其向5种非转基因栽培大豆和5个野生大豆材料的基因漂移。结果表明,S4003.14与5种非转基因栽培大豆和5个野生大豆材料的花期重叠时间分别为17～27和19～23 d;在隔行种植条件下,S4003.14向5种非转基因栽培大豆和5个野生大豆材料基因漂移的异交率分别为0.16%～0.93%和0.06%～0.19%,且杂交后代育性正常;在S4003.14大豆与非转基因栽培大豆之间的距离超过1 m的条件下,未检测到基因漂移的发生。     

转Bt基因抗虫玉米植株叶腋处花粉中Cry1Ab杀虫蛋白的田间降解动态

以表达Cry1Ab杀虫蛋白的两种转Bt基因抗虫玉米MON810和Bt11为材料,采用ELISA方法研究了玉米散粉时沉积在植株叶腋处Bt玉米花粉中Cry1Ab杀虫蛋白的田间降解动态,比较了两种Bt玉米花粉中Cry1Ab杀虫蛋白的降解速度.结果表明, Bt玉米花粉中Cry1Ab杀虫蛋白是逐渐降解的,且降解速度逐渐加快.但两种Bt玉米花粉中Cry1Ab杀虫蛋白降解速度不同, MON810中的Bt杀虫蛋白降解较快,而Bt11中的降解较慢. D 15时在MON810叶腋处的花粉中已经检测不到Bt杀虫蛋白,而在Bt11花粉中Bt杀虫蛋白到d 18才完全降解.两种Bt玉米花粉中杀虫蛋白的初始含量差异显著,且在各个取样时间内Bt杀虫蛋白的残留量存在显著差异.玉米散粉时留在田间的Bt玉米花粉中的Cry1Ab杀虫蛋白不会在自然界累积.     

转bar及NIa基因白菜的田间生物学及经济性状调查

对转入除草剂抗性基因bar及来自病毒TuMV的／VIa基因的不结球白菜纯合株系二代进行了田问生物学性状调查,结果表明，转基因白菜的植物学性状与其未转基因对照材料相比，无明显差别；但在涉及其生存竞争力的一些生物学性状，如发芽势、花粉活力、种子库存力等方面，比对照材料弱，其经济性状也比对照稍差．获得的转基因性状——除草剂抗性，能稳定遗传，并在田间很好表达；NIa基因介导的TuMV抗性在露地开放栽培条件下，不能很好表达，转基因株染病较重．对产生以上现象的原因进行了分析讨论．图3表5参16     

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.     

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.     

表达马铃薯Y病毒外壳蛋白基因的转基因烟草抗病机制

根据已报道的马铃薯Y病毒坏死株系(PVY^N)核苷酸序列，克隆了PVY^N外壳蛋白(CP)基因，通过根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)LBA4404介导的方法，转化烟草NC89，获得了38株PCR呈阳性的转基因植株．攻毒试验发现，转基因植株对PVY^N的抗性水平存在着差异，其中有4株表现为高度抗病性．Southern blot表明，PVY^N CP基因已经整合到烟草染色体中，转基因的拷贝数与植株的抗病性成正相关．Northern blot表明，PVY^N CP基因在RNA水平上得到了表达，而且PVY^N CP RNA在细胞中的积累量与转基因植株的抗病性呈明显的负相关．Western blot表明，高度抗病植株未检测到转基因CP蛋白质，而抗病和感病植株都检测到了PVY^N CP蛋白，且不同抗性的转基因植物中转基因蛋白质的积累有一定的差异．实验结果表明，表达PVY^N CP基因的转基因烟草其抗病机制类似于转录后的基因沉默，即抗病件可能是RNA介导的．     

Transgenic Spartina alterniflora for phytoremediation

Perennial monoculture forming grasses are very important natural remediators of pollutants. Their genetic improvement is an important task because introduction of key transgenes can dramatically improve their remediation potential. Transfer of key genes for mercury phytoremediation into the salt marsh cordgrass (Spartina alterniflora) is reported here. S. alterniflora plays an important role in the salt marsh by cycling of␣elements, both nutrients and pollutants, protects the coastline from erosion, is a keystone species in the␣salt marsh supporting a large food web, which in turn supports a significant segment of economy, including tourism, has an impact on cloud formation and consequently on global weather, and is thus an ecologically important species relevant for our life-support systems. Embryogenic callus of S. alterniflora was co-inoculated with a pair of Agrobacterium strains LBA4404 carrying the organomercurial lyase (merB) and mercuric reductase (merA) genes, respectively, in order to co-introduce both the merA and the merB genes. Seven stable geneticin resistant lines were recovered. The presence of merA and merB genes was verified by PCR and Southern blotting. All but one transgenic lines contained both the merA and the merB sequences proving that co-introduction into Spartina of two genes from separate Agrobacterium strains is feasible and frequent, although the overall frequency of transformation is low. Northern blotting showed differences in relative expression of the two transgenes among individual transformants. The steady-state RNA levels appeared to correlate with the phenotype. Line #7 showed the highest resistance to HgCl₂ (up to 500 μM), whereas line #3 was the most resistant to phenylmercuric acetate (PMA). Wild-type (WT) callus is sensitive to PMA at 50 μM and to HgCl₂ at 225 μM.     

转基因抗虫水稻生态安全性研究进展

我国转基因抗虫水稻的商业化种植已成为国内外广泛关注的热点问题.本文系统综述了转基因抗虫水稻的遗传转化、基因漂流、靶标害虫的抗性风险、对非靶标生物和稻田节肢动物群落的影响以及B t杀虫蛋白在土壤中的残留等方面的研究进展.现有研究表明,B t水稻对二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟等主要靶标害虫具有较高的抗性水平,对稻飞虱、叶蝉、捕食性天敌等非靶标生物的生长发育和稻田节肢动物群落的稳定性无明显影响.靶标害虫的抗性和转基因水稻与杂草稻、野生稻之间的基因漂移风险是转基因抗虫水稻商业化种植的主要环境安全问题.参60     

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.     

转基因生物风险评估和管理的国家能力建设的探讨

转基因生物风险评估和管理的国家能力建设的内容,包括机构、机制、专家知识、环境监测以及信息收集和交流等。风险评估和管理的能力建设必须根据本国生物技术研究和应用水平、资金、信息以及人员数量和素质来确定其优先领域、行动和项目。目前,中国转基因生物风险评估和管理的国家能力建设工作亟待开展的有:成立国家生物安全委员会;建立转基因生物风险评估和管理的制度以及公众参与的机制;提高技术人员和管理者在生态学、遗传学和风险评估方法学等方面的专家技能;制定转基因生物的环境监测规划;建立有关转基因生物的环境监测网络和基地;新建一批生物安全数据库和信息库     

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).     

转WYMV-Nib8基因抗黄花叶病小麦花粉漂移研究

随着转基因作物的大规模商业化种植,转基因作物的花粉漂移所引起的生物安全问题倍受关注.以抗小麦黄花叶病毒(WYMV)转基因冬小麦品种N12-1为花粉供体材料,连续2 a在江苏省徐州市转基因作物环境安全实验基地进行可控的农田试验.为了研究风向对转基因小麦花粉漂移的影响,采用同心圆设计,在花粉供体周围8个方向不同距离处检测小麦花粉密度,结果显示8个方向上转基因小麦花粉密度均随与花粉源距离的增加而显著下降,但不同方向小麦花粉密度的衰减速率有显著差异,下风向转基因小麦花粉密度的衰减速率相对较慢.同时,为了研究花粉源大小对转基因小麦花粉漂移的影响,平行设置2块不同面积(100和400 m2)的花粉源,在其下风向检测小麦花粉密度,结果显示花粉源面积增大可以在一定范围内减缓转基因小麦花粉密度的衰减速率.研究结果表明,风向、风速和距离是影响转基因小麦花粉漂移的主要因素.     

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