转基因抗虫水稻生态安全性研究进展

  本文关键词：转基因抗虫水稻生态安全性研究进展，，由笔耕文化传播整理发布。

应用与环境生物学报　2006,12(3):431～436ChinJApplEnvironBiol=ISSN10062687X

2006206225

转基因抗虫水稻生态安全性研究进展

韩兰芝　吴孔明

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　彭于发　郭予元

(中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室　北京100094)

摘　要　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Bt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,Bt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关键词　转基因抗虫水稻;靶标和非靶标生物;节肢动物群落;抗性治理;基因漂流;环境安全CLC　S511.035.3:S435.112

ResearchAdvancesinEcologicalSafetyIn2sgenicRice

HANLanzhi,WUKongming

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,&(StateKeyLaboratoryforBiologyofPofPlantProtection,

ChineseyA100094,China)

Abstract　2inChinahasbecomeanimportantdebatableissueintheworld.Thecurrentgenetransformation,geneflow,resistancemanagementoftargetpests,impactsonnon2targetorganismandstructureinricehabitat,anddegradationandremainsofBttoxininsoilarereviewedinthispaper.ThepinvestigationsshowthatBtricepossesseshighefficienciesforcontrollingthestripedstemborer,yellowstemborerandriceleafroller,andtherearenosignificantdifferencesingrowthanddevelopmentofnon2targetorgan2isms,suchasriceplanthoppers,leafhoppersandpredators,andthestabilityofarthropodcommunitystructurebetweenBtriceandconventionalricehabitats.Itisindicatedthatgeneflowfromtransgenicricetoweedriceorwildrice,andresistantman2agementoftargetpeststoBtricearethemajorecologicalrisksforcommercializationofBtrice.Ref60

Keywords　insect2resistanttransgenicrice;targetandnon2targetorganism;arthropodcommunitystructure;resistantmanage2

ment;geneflow;ecologicalsafety

CLC　S511.035.3:S435.112

　　水稻是世界上最重要的粮食作物之一,全世界有30多亿人口以稻米为食.同时水稻又是虫害最多的粮食作物之一,田间害虫种类达624种以上,每年因虫害损失的稻谷占总产量的

5%～10%

[1]

因抗虫水稻可能带来的生态效应和环境风险已成为国际社会关注的焦点.近年来转基因抗虫水稻的研究概况、靶标害虫的抗性风险、对非靶标生物、稻田节肢动物群落及根际土壤生态系统的影响以及基因漂移等均有大量报道,现就有关进展综述如下.

.特别是近年来,二化螟等蛀茎害虫的发生正逐

年加重,对水稻生产造成严重威胁.传统化学防治方法的长期使用,不但增加生产成本,造成环境污染,而且还破坏了生态平衡,因此选育抗虫水稻是防治害虫最经济、有效的方法.随着植物细胞生物学和分子生物学的发展,利用转基因工程将外源抗虫基因导入水稻,使水稻自身产生抗虫蛋白从而达到防治害虫的目的已成为现实.1993年,Fujimoto等首次报道成功获得转

Bt基因水稻以来

[2]

1　转基因抗虫水稻的研究概况

在水稻抗虫方面,应用最多的杀虫蛋白为苏云金杆菌

(Bacillusthuringiensis,Bt),它是一种能够产生晶体蛋白(in2

secticidalcrystalprotein,ICP)的芽孢杆菌,靶标害虫取食Bt

,众多研究者又相继将不同类型的Bt杀虫

后,晶体蛋白在昆虫碱性肠道内溶解,经中肠蛋白酶的消化作用,将晶体蛋白降解为活性蛋白,活性蛋白与中肠膜受体结合,毒蛋白插入昆虫中肠细胞膜内,形成跨膜离子通道或孔,导致细胞溶解,最终使昆虫死亡[14].它还具有专一性强、效果好、对人畜安全等优点,因此Bt成为转基因技术的首选材料.1993年,Fujimoto等用原生质体电激法将经修饰的CrylAb基因导入粳稻,首次获得高表达的Bt水稻植株[2],其后一些研究者又选择不同的启动子,利用基因枪法分别将CrylAb或CrylAc基因导入一系列籼稻和粳稻品种中,获得高表达且对靶标害虫幼虫

蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因和植物或动物源凝集素基因转入不同水稻品种,获得一系列对靶标害虫控制效果显著的转单价或双价抗虫基因水稻[3～13],这些研究均为水稻害虫的防治提供了新策略.由于转入的外源基因并非来自传统基因库,转基

收稿日期:2005203221　　接受日期:2005204225

3国家973项目资助(No.001CB1090)　SupportedbytheState"973"

ProgramofChina

33通讯作者　Correspondingauthor(E2mail:wkm@)

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