转基因抗虫、抗病毒水稻对非靶标生物的生态安全性评价

论文题目: 转基因抗虫、抗病毒水稻对非靶标生物的生态安全性评价

论文类型: 博士论文

论文专业: 农业昆虫与害虫防治

作者: 陈茂

导师: 叶恭银,胡萃

关键词: 水稻,杀虫蛋白,飞虱,叶蝉,蜘蛛,取食,产卵,种群动态,食物链,生物转移,生物富集,转基因抗病毒水稻,水稻矮缩病毒,遗传,表达,抗病毒,挥发物,气质联谱,生态安全,非靶标生物,风险评价

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 转基因作物的生态安全性倍受关注。水稻作为人类主要口粮之一,有关转基因水稻的生态安全性研究显得尤为必要。因此,在转基因水稻商业化生产前,进行系统、科学的生态安全性评价刻不容缓。本论文以不同转Bt基因抗虫水稻品系及转基因抗矮缩病毒水稻品系为材料,通过室内和田间实验,系统评价了转基因抗虫、抗病毒水稻对非靶标生物的生态安全影响。结果如下: 1 Bt抗虫水稻品系对褐飞虱取食与产卵行为的影响比较测定褐飞虱对Bt粳稻纯合品系(KMD1和KMD2)与对照秀水11、Bt籼稻纯合品系TT9-3和TT9-4与对照IR72、B1和B6与对照嘉早935及转SCK基因杂交稻恢复系MSA与对照明恢86的取食和产卵行为。结果表明,在选择性条件下,褐飞虱于稻株上的着虫比率在各Bt抗虫水稻与其相应对照水稻间均无显著差异。褐飞虱对不同Bt抗虫水稻的取食刺痕数,选择性条件下因供试品系不同,而表现出一定差异性,但大多与相应的对照水稻无显著差异。非选择条件下,各Bt抗虫水稻与其相应对照水稻间,取食刺痕无显著差异。对各Bt抗虫水稻的产卵选择率也基本无明显差异。取食不同Bt抗虫水稻品系24 h后,褐飞虱分泌的蜜露量均较各自对照水稻上取食24 h后分泌的量显著为少。 2 外源抗虫基因对水稻挥发物组分的影响通过固相微萃取(SPME)法收集了不同Bt抗虫水稻分蘖期的顶部空间挥发物,经气质联谱(GC-MS)对各水稻品系的挥发组份进行分离和鉴定。结果表明,Bt粳稻品系(KMD1和KMD2)及其对照秀水11的挥发物均由24种不同的有机化合物组成,除有4种挥发物组份的相对含量在转基因水稻品系和对照水稻间有一定的差异外,其它各组份的相对含量3种水稻间均无显著差异;Bt籼稻品系(TT9-3和-TT9-4)及其对照IR72的挥发物组份均有25种,各组份的相对含量在3种水稻间基本均无显著差异。同样,B1、B6及其对照嘉早935的挥发物图谱基本一致,可见,外源抗虫基因基本没有对水稻的挥发物产生明显的影响。 3 Bt抗虫水稻田间对飞虱、叶蝉种群的影响于浙江省3个不同的实验地点,就Bt粳稻品系KMD1及Bt籼稻品系TT9-3在田间对其非靶标害虫飞虱和叶蝉种群动态的影响,以不同的取样方法分别作了连续2年的田间监测。以马

论文目录:

致谢

中文摘要

ABSTRACT

前言

第一部分文献综述

第一章转Bt基因抗虫水稻及其生态安全性研究进展

1 Bt水稻的研究概况

1.1 受体系统

1.2 载体系统

1.3 导入途径

2 Bt水稻的优点及其可能的生态安全隐患

2.1 Bt水稻的优点

2.2 生物安全隐患问题

2.2.1 抗性产生及治理

2.2.2 基因漂移

2.2.3 抗虫基因的沉默

2.2.4 对非靶标害虫及生物多样性的影响

2.2.5 对经济性状的影响

2.2.6 对食品安全的影响

3 展望

第二章水稻矮缩病毒及抗病毒转基因水稻与风险性研究进展

1 水稻矮缩病毒研究进展

1.1 RDV的基因组结构及编码蛋白的功能分析

1.1.1 RDV的基因组结构

1.1.2 编码蛋白的功能分析

1.2 RDV粒子的三维结构

1.3 RDV的侵染、复制与组装

2 抗病毒转基因水稻及其风险性研究进展

2.1 植物抗病毒基因工程策略

2.1.1 外壳蛋白介导的抗性

2.1.2 缺陷型运动蛋白介导的抗性

2.1.3 反义RNA介导的抗性

2.1.4 复制酶介导的抗性

2.1.5 卫星RNA介导的抗性

2.2 外壳蛋白介导抗性的可能机理

2.3 RNA介导抗性的可能机理

2.4 抗病毒转基因植物的风险性

2.4.1 基因重组

2.4.2 异源包壳

2.4.3 协生作用

3 展望

第二部分研究内容

Ⅰ Bt抗虫水稻对非靶标生物的影响

第三章 Bt抗虫水稻对褐飞虱取食、产卵行为的影响

1 材料与方法

1.1 供试昆虫与水稻材料

1.2 取食选择性测定

1.3 取食刺痕测定

1.3.1 选择性刺探

1.3.2 非选择性刺探

1.4 取食量测定

1.5 产卵选择性测定

2 结果与分析

2.1 取食选择性比较

2.1.1 Bt粳稻品系对褐飞虱取食选择性的影响

2.1.2 Bt籼稻品系对褐飞虱取食选择性的影响

2.1.3 转SCK基因杂交稻恢复系MSA对褐飞虱取食选择性的影响

2.2 取食刺痕数比较

2.2.1 Bt粳稻品系对褐飞虱取食刺痕数的影响

2.2.2 Bt籼稻品系对褐飞虱取食刺痕数的影响

2.2.3 转SCK基因杂交稻恢复系MSA对褐飞虱取食刺痕数的影响

2.3 蜜露量比较

2.3.1 Bt粳稻对褐飞虱蜜露排泄量的影响

2.3.2 Bt籼稻对褐飞虱蜜露排泄量的影响

2.3.3 转SCK基因杂交稻恢复系MSA对褐飞虱蜜露排泄量的影响

2.4 产卵选择性比较

2.4.1 Bt粳稻对褐飞虱产卵选择性比较

2.4.2 Bt籼稻对褐飞虱产卵选择性比较

2.4.3 转SCK基因杂交稻恢复系MSA对褐飞虱产卵选择性比较

3 讨论

第四章外源抗虫基因对水稻挥发物组分的影响

1 材料与方法

1.1 供试水稻

1.2 固相微萃取

1.3 各品系水稻挥发物的提取、分离与鉴定

2 结果与分析

2.1 Bt粳稻挥发物组分的变化

2.2 Bt籼稻挥发物组分的变化

3 讨论

第五章 Bt抗虫水稻田间对飞虱、叶蝉种群的影响

1 材料与方法

1.1 供试水稻

1.2 田间种植和小区设计

1.3 粘卡取样

1.4 马氏网取样

1.5 吸虫器取样

1.6 数据分析

2 结果与分析

2.1 KMD1和秀水11田间飞虱、叶蝉种群结构的比较

2.1.1 飞虱和叶蝉的种群组成

2.1.2 飞虱和叶蝉的种群动态

2.2 TT9-3和IR72田间飞虱、叶蝉种群结构的比较

2.2.1 飞虱和叶蝉的种群组成

2.2.2 飞虱和叶蝉的扩散动态

2.2.3 飞虱和叶蝉的种群动态

3 讨论

第六章 Cry1Ab杀虫蛋白在Bt水稻—褐飞虱—拟水狼蛛食物链中转移与富集

1 材料与方法

1.1 供试水稻

1.2 供试昆虫和蜘蛛

1.3 不同生育期KMD1与KMD2水稻叶鞘内CrylAb杀虫蛋白含量的测定

1.4 褐飞虱摄入CrylAb杀虫蛋白量的测定

1.5 拟水狼蛛摄入CrylAb杀虫蛋白量的测定

1.6 褐飞虱和拟水狼蛛中肠酶粗提物对CrylAb杀虫蛋白降解作用的分析

2 结果与分析

2.1 不同生育期转基因水稻叶鞘内CrylAb杀虫蛋白的含量

2.2 褐飞虱体内CrylAb杀虫蛋白的含量

2.3 拟水狼蛛体内CrylAb杀虫蛋白的含量

2.4 褐飞虱中肠酶粗提物对CrylAb杀虫蛋白的降解

2.5 拟水狼蛛中肠酶粗提物对CrylAb杀虫蛋白的降解

3 讨论

第七章 CrylAb杀虫蛋白在Bt水稻—稻纵卷叶螟—拟水狼蛛食物链中转移与富集

1 材料与方法

1.1 供试水稻

1.2 供试昆虫和蜘蛛

1.3 稻纵卷叶螟对KMD1、KMD2及秀水11取食量的比较

1.4 稻纵卷叶螟摄入CrylAb杀虫蛋白量的测定

1.5 稻纵卷叶螟排泄物中CrylAb杀虫蛋白量的测定

1.6 拟水狼蛛摄入CrylAb杀虫蛋白量的测定

1.7 拟水狼蛛排泄物中CrylAb杀虫蛋白量的测定

1.8 稻纵卷叶螟中肠酶粗提物对CrylAb杀虫蛋白降解作用的分析

2 结果与分析

2.1 稻纵卷叶螟对3种水稻取食面积的比较

2.2 稻纵卷叶螟取食3种不同水稻后排泄量的比较

2.3 稻纵卷叶螟体内CrylAb杀虫蛋白的含量

2.4 拟水狼蛛体内CrylAb杀虫蛋白的含量

2.5 稻纵卷叶螟和拟水狼蛛排泄物中CrylAb杀虫蛋白的含量

2.6 稻纵卷叶螟中肠酶对CrylAb杀虫蛋白的降解

3 讨论

Ⅱ 转RDV基因水稻及其对非靶标生物的影响

第八章外源基因在转基因水稻中的遗传、表达规律

1 材料与方法

1.1 供试水稻

1.2 不同世代转基因水稻的播种

1.3 水稻总DNA的提取

1.4 转基因水稻的PCR检测

1.5 转基因水稻的Southern杂交分析

1.5.1 总DNA的酶切

1.5.2 电泳及转膜

1.5.3 探针标记及杂交

1.6 水稻总蛋白的提取

1.7 总蛋白的SDS-PAGE

1.8 总蛋白的转膜

1.9 Western杂交

2 结果

2.1 不同外源基因在水稻世代中的分离规律

2.2 转S6和S8基因水稻的Southern杂交分析

2.3 外源基因的表达

3 讨论

第九章转RDV基因水稻抗病性评价

1 材料与方法

1.1 供试水稻

1.2 供试黑尾叶蝉

1.3 带毒黑尾叶蝉种群的建立

1.4 RDV水稻及带毒黑尾叶蝉的验证

1.5 带毒叶蝉对不同世代转基因水稻的攻毒实验

2 结果

2.1 带毒水稻及叶蝉种群的验证

2.2 不同转基因水稻对RDV的控制作用

2.2.1 T1代转基因水稻的抗病性

2.2.2 T2代转基因水稻的抗病性

2.2.3 T3代转基因水稻的抗病性

2.2.4 T4代转基因水稻的抗病性

3 讨论

第十章转RDV基因水稻对黑尾叶蝉取食、产卵行为的影响

1 材料与方法

1.1 供试水稻与昆虫

1.2 各品系水稻对黑尾叶蝉取食选择性的影响

1.3 各品系水稻对黑尾叶蝉取食量的影响

1.4 各品系水稻对黑尾叶蝉产卵选择性的影响

2 结果与分析

2.1 黑尾叶蝉对各品系水稻取食选择性的比较

2.2 黑尾叶蝉对各品系水稻取食量的比较

2.3 黑尾叶蝉对各品系水稻产卵选择性的比较

3 讨论

第十一章抗病毒转基因水稻挥发物组份及含量研究

1 材料与方法

1.1 供试水稻

1.2 固相微萃取

1.3 各品系水稻挥发物的提取、分离与鉴定

1.4 正十六烷对黑尾叶蝉寄主搜索行为的影响

2 结果与分析

2.1 各品系水稻挥发物GC图谱的比较

2.2 水稻挥发物组份的鉴定和相对含量比较

2.3 正十六烷对黑尾叶蝉的引诱作用

3 讨论

第十二章转入基因对黑尾叶蝉传毒能力的影响

1 材料与方法

1.1 供试水稻与昆虫

1.2 黑尾叶蝉对转入基因摄取量的检测

1.3 摄入转基因对RDV在黑尾叶蝉体内复制的影响

1.4 转基因水稻对黑尾叶蝉RDV传播能力的影响

2 结果

2.1 黑尾叶蝉对转入基因的摄取

2.2 摄入转基因对RDV在黑尾叶蝉体内复制的影响

2.3 转基因水稻对黑尾叶蝉RDV传播能力的影响

3 讨论

第十三章转入基因对水稻农艺性状的影响

1 材料与方法

1.1 供试水稻

1.2 转入基因对水稻种子萌发率的影响

1.3 转入基因对水稻株高、叶片数，分蘖数及产量性状的影响

1.4 数据分析

2 结果与分析

2.1 种子萌发率的比较

2.2 株高的比较

2.3 叶片数的比较

2.4 分蘖数的比较

2.5 产量性状的比较

3 讨论

第三部分总讨论

第十四章总讨论

1 Bt抗虫水稻对非靶标生物的影响

2 转基因抗病毒水稻及其对非靶标生物的影响

3 本研究的特色和创新点

4 不足之处及今后研究方向

参考文献

第四部分附录

附录Ⅰ 转入基因对水稻对赤霉素反应水平的影响

附录Ⅱ 攻读博士学位期间已发表(录用)的论文

发布时间: 2005-07-22

参考文献

[1].水稻长叶毛基因Hairy Leaf 6的图位克隆与功能分析[D]. 孙文强.华中农业大学2017
[2].水稻CCT家族基因的功能研究和Hd1的重新克隆[D]. 章佳.华中农业大学2017
[3].miR396调控水稻产量的分子机理研究[D]. 高峰.武汉大学2015
[4].fsv1水稻胚珠发育过程中基因表达及不育机理研究[D]. 杨丽玉.武汉大学2016
[5].水稻OsSEC18和OsVPS37基因的功能研究[D]. 孙允芳.武汉大学2013
[6].GWAS定位水稻苗期耐冷基因和抗白叶枯基因[D]. 王丹.湖南农业大学2017
[7].两个水稻叶形基因的精细定位及遗传分析[D]. 张小惠.四川农业大学2016
[8].不同水稻品种对氮素响应的差异及其农艺生理性状[D]. 剧成欣.扬州大学2017
[9].水稻穗颈伸长基因EUI2（t）的精细定位与克隆[D]. 朱宏波.福建农林大学2003
[10].分子标记辅助选择技术在水稻抗病育种中的应用[D]. 陈志伟.福建农林大学2004

转基因抗虫、抗病毒水稻对非靶标生物的生态安全性评价

猜你喜欢