两种代表性生物对转基因玉米响应的生物学特性研究

发布时间：2017-03-27 19:17

  本文关键词：两种代表性生物对转基因玉米响应的生物学特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：转基因玉米对靶标害虫亚洲玉米螟[Ostrinia furnacalis(Guenée)]的抗性效率评价,是其推广的基础。同时,靶标害虫也有可能对转基因抗虫玉米产生抗性进化,因此转基因抗虫玉米与亚洲玉米螟间的互作关系一直是环境安全研究的重要内容。同时,考虑到生物多样性安全,转基因抗虫玉米对非靶标生物及玉米田群落结构的影响亦是被关注的重要问题。近年来,赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)作为公认的土壤生态毒理试验物种,被用于转基因玉米的土壤生态风险评价中,成为研究的热点。本文以我国具有自主知识产权的转基因玉米‘双抗12-5’、‘Bt799’、‘IE09S034’、‘CC-2’为试验材料,选择两种具有关键意义的指示性生物(亚洲玉米螟和赤子爱胜蚓),通过田间调查与室内生测相结合的方法,评价东北黑土区转基因抗虫玉米的功能效率,并分析靶标害虫亚洲玉米螟抗性进化的生理机制;同时,通过模拟秸秆还田试验,评价转基因玉米残体对赤子爱胜蚓的潜在影响,以期为转基因玉米未来的推广提供基础安全数据。研究获得主要结果如下:评价了转基因复合性状玉米‘双抗12-5’对亚洲玉米螟的抗性,选取转cry1Ab/cry2Aj和G10evo-epsps基因抗虫耐除草剂复合性状玉米‘双抗12-5’为材料,通过人工接虫和组织生测方法,研究其对亚洲玉米螟的抗性。心叶期接虫后调查结果表明:转基因复合性状玉米‘双抗12-5’叶片仅有极少数针刺状危害,食叶级别平均值为1级,抗性类型为高抗,对应的非转基因玉米食叶级别平均值大于7级,抗性类型为感;吐丝期接虫后根据亚洲玉米螟对雌穗和茎杆的危害作为评价参数;试验结果表明:转基因复合性状玉米‘双抗12-5’吐丝期对亚洲玉米螟具有良好的抗性,雌穗被害级别平均值为1.0,茎杆均未受亚洲玉米螟危害;其相对应的非转基因对照雌穗被害严重,同时亚洲玉米螟幼虫也取食雌穗上花丝,蛀入雌穗、穗柄及茎杆部为害。室内生测试验结果表明:取食转基因复合性状玉米‘双抗12-5’心叶、雄穗、花丝、雌穗等组织的幼虫在第7天的存活率为4%-12%。而取食非转基因对照各个组织的亚洲玉米螟幼虫存活率均高于96%。证明转基因复合性状玉米‘双抗12-5’在全生育期对亚洲玉米螟具有良好的抗虫性。研究了亚洲玉米螟体内主要解毒酶和保护酶对转基因抗虫玉米的响应,在室内可控条件下选取转基因抗虫玉米‘Bt799’和‘IE09S034’进行生测试验,采用分光光度法测定亚洲玉米螟幼虫体内解毒酶和保护酶的活性,结果表明:取食转基因抗虫玉米‘Bt799’和‘IE09S034’组织后,幼虫体内乙酰胆碱酯酶和谷胱甘肽-S-转移酶两种解毒酶的活力均显著高于非转基因对照,可能与亚洲玉米螟对Bt毒蛋白质的抗性产生有关。同时,保护酶活性被诱导,随着取食时间的延长,超氧化物歧化酶活力与过氧化氢酶活力升高,破坏了虫体内保护酶的动态平衡。研究了赤子爱胜蚓对转基因玉米的生物学响应,选取转基因抗虫玉米‘Bt799’和抗除草剂玉米‘CC-2’为材料,通过模拟秸秆还田室内饲喂试验方法,研究转基因玉米对赤子爱胜蚓生长发育及体内保护酶活性的影响,结果表明:喂饲赤子爱胜蚓转基因抗虫玉米‘Bt799’秸秆残体和抗除草剂玉米‘CC-2’秸秆残体后,赤子爱胜蚓的生长和繁殖与非转基因对照无显著差异,转基因玉米残体对赤子爱胜蚓不存在急毒性和亚致死毒性影响;同时,转基因抗虫玉米‘Bt799’、抗除草剂玉米‘CC-2’与非转基因对照对赤子爱胜蚓体内过氧化氢酶、过氧化物酶和超氧化物歧化酶三种保护酶活性均无显著影响,对蚯蚓安全。
【关键词】：转基因玉米 亚洲玉米螟 赤子爱胜蚓 解毒酶 保护酶
【学位授予单位】：哈尔滨师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S513
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 转基因玉米研究进展12-15
• 1.2 转基因植物环境安全评价研究15-19
• 1.2.1 转基因玉米与亚洲玉米螟的互作15-17
• 1.2.2 环境指示生物赤子爱胜蚓在转基因植物环境安全研究中的应用17-18
• 1.2.3 生物体内解毒酶、保护酶在转基因植物环境安全研究中的应用18-19
• 1.3 目的与意义19-20
• 1.4 技术路线20-21
• 第2章 亚洲玉米螟对转Bt基因抗虫玉米的生物学响应21-32
• 2.1 转基因玉米对亚洲玉米螟的抗性21-26
• 2.1.1 田间接虫试验21-23
• 2.1.1.1 试验材料与方法21-22
• 2.1.1.2 结果与分析22-23
• 2.1.2 室内抗螟性鉴定23-26
• 2.1.2.1 材料与方法23-24
• 2.1.2.2 结果与分析24-26
• 2.2 亚洲玉米螟体内主要功能酶对转Bt基因抗虫玉米的响应26-30
• 2.2.1 亚洲玉米螟体内解毒酶对转Bt基因抗虫玉米的响应26-28
• 2.2.1.1 材料与方法26-27
• 2.2.1.2 数据统计分析27
• 2.2.1.3 结果与分析27-28
• 2.2.2 亚洲玉米螟体内保护酶对转Bt基因抗虫玉米的响应28-30
• 2.2.2.1 材料与方法28-29
• 2.2.2.2 数据统计分析29
• 2.2.2.3 结果与分析29-30
• 2.3 讨论30
• 2.4 本章小结30-32
• 第3章 赤子爱胜蚓对转基因玉米的生物学响应32-38
• 3.1 转基因玉米对赤子爱胜蚓的生长发育的影响32-34
• 3.1.1 材料与方法32-33
• 3.1.1.1 试验材料32
• 3.1.1.2 试验设计与调查方法32-33
• 3.1.2 结果与分析33-34
• 3.2 赤子爱胜蚓体内主要功能酶对转基因玉米的响应34-36
• 3.2.1 材料与方法34-35
• 3.2.2 测定方法35
• 3.2.3 结果与分析35-36
• 3.3 讨论36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 结论38-39
• 参考文献39-45
• 附录45-47
• 攻读学位期间发表的论文47-49
• 致谢49

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