轉(zhuǎn)cry1Ab-vip3H水稻抗螟性的鑒定及三類不同轉(zhuǎn)基因水稻對其非靶標(biāo)生物褐飛虱影響的評價.pdf

1、水稻是世界上最為重要的糧食作物之一，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已有抗蟲、抗病、抗除草劑和改良品質(zhì)等方面的基因應(yīng)用于水稻中，轉(zhuǎn)基因水稻的生態(tài)安全性研究成為人們關(guān)注的焦點。轉(zhuǎn)基因植物的生態(tài)安全性評價主要包括了對非靶標(biāo)生物的影響、對天敵的影響和對靶標(biāo)害蟲的抗性治理。本文主要以三類轉(zhuǎn)基因水稻和水稻重要害蟲褐飛虱為研究對象，對三類轉(zhuǎn)基因水稻對其非靶標(biāo)生物褐飛虱的生長發(fā)育和繁殖的繼代效應(yīng)影響進(jìn)行了評價，并對其機理進(jìn)行了初步分析，主要結(jié)果如下：
　　

2、 1.轉(zhuǎn)cry1Ab/vip3H基因水稻抗螟蟲性
　　 轉(zhuǎn)cry1Ab/vip3H基因水稻G6H1、G6H2、G6H3、G6H4、G6H5和G6H6對二化螟和大螟的室內(nèi)生測結(jié)果表明，取食轉(zhuǎn)cry1Ab/vip3H水稻的二化螟和大螟在48 h和96 h的死亡率要顯著高于取食對照非轉(zhuǎn)基因水稻Xiushui110，48 h和96 h取食面積也顯著低于對照，并且在168 h時死亡率達(dá)到100％。2008年和2009年田間調(diào)查結(jié)果表明：

3、G6H1、G6H2、G6H3、G6H4、G6H5和G6H6在田間都表現(xiàn)出很高的抗性，其中G6H4和G6H5被螟蟲的為害率不到5％。Western blot結(jié)果表明Cry1Ab/Vip3H蛋白在水稻植株中是融合表達(dá)，通過對Cry1Ab蛋白的含量測定來衡量Cry1Ab/Vip3H蛋白在水稻不同時期的表達(dá)量，蛋白含量在各個時期在6個轉(zhuǎn)基因水稻品種中不同時期的表達(dá)量相對穩(wěn)定，無明顯規(guī)律。TOPSIS分析表明：G6H1在田間和實驗室內(nèi)對螟蟲的抗性

4、最好。
　　 2.轉(zhuǎn)cry1Ab/vip3H基因水稻G6H1對褐飛虱生物學(xué)影響
　　 G6H1對褐飛虱生長發(fā)育與繁殖的繼代效應(yīng)評價結(jié)果表明，不論是在苗期和成株期，褐飛虱的若蟲生長發(fā)育和產(chǎn)卵量都不受水稻品種的影響，即取食G6H1與取食其非轉(zhuǎn)基因親本Xiushui110相比，褐飛虱的生長發(fā)育和繁殖沒有受到影響。田間調(diào)查也表明，在G6H1田間和Xiushui110田間的褐飛虱的若蟲、成蟲和成蟲若蟲總密度沒有顯著差異。
　

5、　 3.轉(zhuǎn)cry1Ab基因水稻KMD2對褐飛虱生物學(xué)影響
　　 在苗期，取食轉(zhuǎn)cry1Ab基因粳稻(KMD2)與其親本非轉(zhuǎn)基因水稻(Xiushui11)的褐飛虱相比，其若蟲發(fā)育時間受到水稻類型和代別的顯著影響；成蟲壽命受到代別和水稻類型與代別互作的顯著影響；產(chǎn)卵量受到水稻類型和代別的顯著影響。在成株期，褐飛虱若蟲發(fā)育時間受到水稻類型和水稻類型與代別互作的影響；產(chǎn)卵量受到水稻類型和代別的顯著影響。t測驗結(jié)果表明不論是苗期還是成株

6、期，取食KMD2褐飛虱的若蟲生長發(fā)育顯著延遲，并且產(chǎn)卵量顯著下降，這就表明KMD2抑制了褐飛虱的生長發(fā)育和繁殖。2008和2009年田間調(diào)查結(jié)果表明，KMD2田間褐飛虱的種群數(shù)量始終要低于Xiushui11，并且若蟲密度和成蟲若蟲總密度在2008年三個取樣時間和2009年4個取樣時間達(dá)到顯著差異。KMD2田間植株在拔節(jié)期、抽穗期、孕穗期和成熟期的褐飛虱分蘗為害率顯著低于Xiushui11；卵塊數(shù)在成熟期要顯著的低；卵數(shù)在抽穗期、孕穗期和

7、成熟期均顯著低。褐飛虱在田間KMD2植株上的平均產(chǎn)卵位置大致上隨著時間的推移而升高(除了分蘗期)，而在Xiushui11植株上的平均產(chǎn)卵位置也隨著水稻的生長而升高，并且褐飛虱在KMD2和Xiushui11上的平均產(chǎn)卵位置存在顯著差異。在分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期，在KMD2上褐飛虱卵的位置要比其在Xiushui11上的高，其中在分蘗期抽穗期和灌漿期達(dá)到顯著水平。
　　 4.轉(zhuǎn)纖維素酶基因水稻KMD2對褐飛虱生物學(xué)影響

8、　　 對轉(zhuǎn)纖維素酶基因水稻Z8-1、Z8-4、Z9-1、Z9-2、CBD-1或CBD-3進(jìn)行褐飛虱集團(tuán)鑒定法進(jìn)行抗鑒定發(fā)現(xiàn)，不論是苗期和成株期它們都對褐飛虱表現(xiàn)出易感性，且Z9-2最為明顯一些。與敏感品系TN1相比，Z9-2其體內(nèi)的纖維素酶活性要高一些，而其親本非轉(zhuǎn)基因水到Xiushui11體內(nèi)的酶活性要低一些。轉(zhuǎn)纖維素酶基因水稻Z9-2與其親本非轉(zhuǎn)基因水稻Xiushui11相比，在苗期，褐飛虱若蟲發(fā)育沒有受到水稻類型、代別和水稻類型

9、與代別互作的顯著影響，產(chǎn)卵量受到代別的顯著影響；在成株期，除了褐飛虱雄若蟲受到代別的顯著影外，雌若蟲和總?cè)粝x發(fā)育時間、成蟲壽命都沒有受到水稻類型、代別和稻類型與代別互作的影響；產(chǎn)卵量受到代別的顯著影響。2008年和2009年對Z9-2和Xiushui11田間褐飛虱種群密度進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果表明，在2008年，褐飛虱的若蟲數(shù)量和成蟲若蟲總數(shù)量受到水稻品種的顯著影響，Z9-2田間的褐飛虱數(shù)量要高于Xiushui11田間褐飛虱的數(shù)量，并且在其中

10、3個取樣時間達(dá)到顯著差異；在2009年，褐飛虱的若蟲數(shù)量和成蟲若蟲總數(shù)量受到取樣時間的顯著影響，Z9-2田間的褐飛虱數(shù)量要高于Xiushui11田間褐飛虱的數(shù)量，并且在其中1個取樣時間達(dá)到顯著差異。
　　 5.KMD2與Xiushui11及其褐飛虱誘導(dǎo)后基因表達(dá)差異
　　 利用基因芯片技術(shù)對轉(zhuǎn)cry1Ab基因水稻(KMD2)與其親本非轉(zhuǎn)基因水稻(Xiushui11)及其褐飛虱誘導(dǎo)后基因表達(dá)譜進(jìn)行了初步的分析。KMD2與X

11、iushui11相比，有324個基因探針的mRNA水平發(fā)生了變化，表達(dá)量上調(diào)的水稻基因有177個，下調(diào)的探針有147個。KEGG Pathway分析表明，這324個差異基因參與到18條途徑中，并且Go Ontology分析表明，這324個差異基因最相關(guān)的5個生物過程：氨基酸及其衍生物的代謝、類脂化合物代謝、光合作用、次生代謝和內(nèi)源性脅迫反應(yīng)。褐飛虱誘導(dǎo)后的KMD2與褐飛虱誘導(dǎo)后的Xiushui11相比，有317個基因探針的mRNA水平發(fā)