轉cry1Ab-vip3H水稻抗螟性的鑒定及三類不同轉基因水稻對其非靶標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，隨著科學技術的發(fā)展，已有抗蟲、抗病、抗除草劑和改良品質等方面的基因應用于水稻中，轉基因水稻的生態(tài)安全性研究成為人們關注的焦點。轉基因植物的生態(tài)安全性評價主要包括了對非靶標生物的影響、對天敵的影響和對靶標害蟲的抗性治理。本文主要以三類轉基因水稻和水稻重要害蟲褐飛虱為研究對象，對三類轉基因水稻對其非靶標生物褐飛虱的生長發(fā)育和繁殖的繼代效應影響進行了評價，并對其機理進行了初步分析，主要結果如下：
　　

2、 1.轉cry1Ab/vip3H基因水稻抗螟蟲性
　　 轉cry1Ab/vip3H基因水稻G6H1、G6H2、G6H3、G6H4、G6H5和G6H6對二化螟和大螟的室內生測結果表明，取食轉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時死亡率達到100％。2008年和2009年田間調查結果表明：

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

4、最好。
　　 2.轉cry1Ab/vip3H基因水稻G6H1對褐飛虱生物學影響
　　 G6H1對褐飛虱生長發(fā)育與繁殖的繼代效應評價結果表明，不論是在苗期和成株期，褐飛虱的若蟲生長發(fā)育和產卵量都不受水稻品種的影響，即取食G6H1與取食其非轉基因親本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cry1Ab基因水稻KMD2對褐飛虱生物學影響
　　 在苗期，取食轉cry1Ab基因粳稻(KMD2)與其親本非轉基因水稻(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；產卵量受到水稻類型和代別的顯著影響。t測驗結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年田間調查結果表明，KMD2田間褐飛虱的種群數量始終要低于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；卵塊數在成熟期要顯著的低；卵數在抽穗期、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到顯著水平。
　　 4.轉纖維素酶基因水稻KMD2對褐飛虱生物學影響

8、　　 對轉纖維素酶基因水稻Z8-1、Z8-4、Z9-1、Z9-2、CBD-1或CBD-3進行褐飛虱集團鑒定法進行抗鑒定發(fā)現，不論是苗期和成株期它們都對褐飛虱表現出易感性，且Z9-2最為明顯一些。與敏感品系TN1相比，Z9-2其體內的纖維素酶活性要高一些，而其親本非轉基因水到Xiushui11體內的酶活性要低一些。轉纖維素酶基因水稻Z9-2與其親本非轉基因水稻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，雌若蟲和總若蟲發(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行了調查，結果表明，在2008年，褐飛虱的若蟲數量和成蟲若蟲總數量受到水稻品種的顯著影響，Z9-2田間的褐飛虱數量要高于Xiushui11田間褐飛虱的數量，并且在其中

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

11、iushui11相比，有324個基因探針的mRNA水平發(fā)生了變化，表達量上調的水稻基因有177個，下調的探針有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、次生代謝和內源性脅迫反應。褐飛虱誘導后的KMD2與褐飛虱誘導后的Xiushui11相比，有317個基因探針的mRNA水平發(fā)