【毕业学位论文】Bt玉米植株中杀虫蛋白在不同条件降解动态及在土壤中的积累研究硕士论文

密级 论文编号 中国农业科学院 学位论文 在土壤中的积累研究 士 研 究 生：邢珍娟 指 导 教 师：王振营 研究员 申请学位类别：农学硕士 专 业：生物安全 研 究 方 向 ：转基因生物安全 培 养 单 位：植物保护研究所 研究生院 提交日期 2007 年 6 月 2007 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下 进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业科学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 时间： 年 月 日 关于论文使用授权的声明 本人完全了解中国农业科学院有关保留、使用学位论文的规定，即：中国农业科学院有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业科学院可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 研究生签名： 时间： 年 月 日 导师签名： 时间： 年 月 日 中国农业科学院 专业学位论文答辩委员会名单表 论文题目 米植株中杀虫蛋白在不同条件降解动态 及在土壤中的积累研究 论文作者 邢珍娟 指导教师 王振营 学位名称 农学硕士 专业领域 生物安全 姓 名 职 称 单 位 专 业 签 名 答辩 主席 吴孔明 研究员 中国农业科学院植物保护研究所 植物保护 张芝利 研究员 北京市农林科学院植保环保研究所 植物保护 沈左锐 教授 中国农业大学 植物保护 何康来 研究员 中国农业科学院植物保护研究所 植物保护 答 辩 委 员 文丽萍 副研究员 中国农业科学院植物保护研究所 植物保护 会议记录（秘书） 白树雄 论文答辩时间地点 2007 年 6 月 19 日中国农科院植保所行政二楼会议室 摘 要 本文以两种表达 材料，应用 t 基因玉米间苗后留在田间的幼苗残体中和玉米散粉时沉积在叶腋处花粉中杀虫蛋白的田间降解动态、收获时 米各组织中杀虫蛋白的含量、植株茎和叶片不同空间分布（上、中、下）中 虫蛋白和秸秆不同处理( 完整、 5切碎) 中杀虫蛋白在玉米田和冬小麦田的降解情况、根茬和土壤根际中杀虫蛋白的田间降解情况，同时在室内人工气候箱中研究转基因玉米秸秆中释放的杀虫蛋白在土壤和水中的降解情况。主要结果如下： 1两种表达 虫蛋白的转 因抗虫玉米间苗后留在田间的幼苗残体中 0d 可以完全降解或仅有微量残留，不同转 因抗虫玉米幼苗残体中的杀虫蛋白降解速度不同。 2两种表达 虫蛋白的转 因抗虫玉米散粉时沉积在玉米叶腋处花粉中 别在 15d 和 18d 完全降解，不同转 因抗虫玉米花粉中的 虫蛋白降解速度不同。 3两种表达 虫蛋白转 因抗虫玉米在秋天收获时，同一品种各组织以及不同品种相同组织中杀虫蛋白含量差异显著， 虫蛋白含量在 秆中最高，而 叶片中最高。同一组织不同空间分布( 上、中、下部叶片和茎秆) 的杀虫蛋白的含量差异也很大。 4两种表达 虫蛋白转 因抗虫玉米的茎和叶中的 虫蛋白在三种处理条件下的降解速度明显不同，依次为埋在冬小麦田埋在种过玉米的地下地表。 5两种表达 因抗虫玉米的秸秆中 虫蛋白的残留量在不同取样时间、不同秸秆长度处理以及不同处理条件下均存在显著差异，两种转基因玉米中的 虫蛋白降解的快慢顺序依次为：碎秸秆埋冬小麦田 碎秸秆埋种过玉米的地下 碎秸秆放地表 整株放在地表。 6两种表达 虫蛋白转 因抗虫玉米根茬和种植过这两种 米的根际土壤中中的杀虫蛋白含量显著不同， 茬中 虫蛋白初始含量和根际土壤中的 虫蛋白含量均高于 茬中的 虫蛋白在 150d 以前降解缓慢，以后降解速度加快，但到 8 个月取样结束还有初含量的 有降解，而 茬中的 白在 6 个月时已经只有少量残留，第 7 个月时已经完全降解。这两种转基因玉米之间在同一取样时间根茬和收获后种植过这两种转基因玉米的根际土壤中 虫蛋白含量差异都达显著水平；种植 米的根际土壤中的 虫蛋白，分别在 8 个月和 7 个月后可完全降解。 7在人工气候箱研究两种表达 因玉米秸秆粉中 虫蛋白在土壤中和在水中降解的情况为：降解初期，无菌水中的 虫蛋白降解速度明显大于自来水中降解速度，而到试验后期，降解趋势基本一致；在灭菌土壤+ 无菌水和非灭菌土壤+ 无菌水中 种转基因玉米秸秆粉中杀虫蛋白在自来水和非灭菌土壤+ 无菌水两个处理条件下降解趋势均表现前 7d 杀虫蛋白在非灭菌土壤+ 无菌水中降解快于在自来水中，而在以后的各取样时间中杀虫蛋白的降解均是非灭菌土壤+ 无菌水慢于单纯在自来水中。 关键词： 转 因玉米，虫蛋白，植株残体，土壤， 降解 I he in t on of in of by in in in of as 1. in of 00% of 0d, of 2. t on of of on of 5 d d, in 3. in of at in in in in 4. in in of 5. in of in of t in or is in in 6. in of of t of t in 10 d, of in 50 d，t No t It 10 d 40 d of t I in 7. in of in t in in at in in at of in in in of in at of t 目 录 第一章 引言 . 1 基因作物的发展和应用现状 . 1 因玉米的发展 . 2 因作物的应用前景 . 3 抗虫基因作物的生态风险评价 . 4 基因植物入侵危害 . 4 基因植物对非靶标生物影响 . 5 基因植物对非靶标害虫的影响 . 8 基因植物对土壤系统的影响 . 8 . 8 白对土壤微生物的影响 . 9 项研究意义 . 10 第二章 转因玉米幼苗残体中 . 料与方法 . 12 试玉米 . 12 试药剂 . 12 要仪器 . 12 料的处理 . 13 白含量 . 13 据分析 . 13 果与分析 . 13 论 . 16 第三章 玉米植株叶腋处转 间降解动态 . 料与方法 . 17 试玉米 . 17 试药剂 . 17 要仪器 . 17 料的处理 . 17 白含量 . 18 据分析 . 18 果与分析 . 18 论 . 19 第四章 转因玉米收获时不同组织中白表达量 . 21 料与方法 . 21 试玉米 . 21 试药剂 . 21 要仪器 . 21 料的处理 . 21 白含量 . 21 据分析 . 22 果与分析 . 22 论 . 23 第五章 转因玉米植株茎叶组织中杀虫蛋白在玉米田和麦田的降 解动态 . 料与方法 . 25 试玉米 . 25 试药剂 . 25 要仪器 . 25 料的处理 . 25 白含量 . 26 据分析 . 26 果与分析 . 26 论 . 30 第六章 在不同条件下转 土壤中积累 . 料与方法 . 32 试玉米 . 32 试药剂 . 32 要仪器 . 32 料的处理 . 32 白含量 . 33 据分析 . 33 果与分析 . 33 论 . 37 第七章 转因玉米根茬和根际土壤中虫蛋白田间降解 动态 . 料与方法 . 39 V 试玉米 . 39 试药剂 . 39 要仪器 . 40 料的处理 . 40 白 . 40 据分析 . 41 果与分析 . 41 茬中虫蛋白的降解动态 . 41 壤的降解动态 . 42 论 . 44 第八章 转因玉米组织中释放的 解动态 . 料与方法 . 46 验材料 . 46 验方法 . 46 . 47 据分析 . 47 果与分析 . 47 . 47 . . 论 . 52 第九章 全文结论 . 53 参考文献 . 55附 录 . 66致 谢 . 68 作者简历 . 69英文缩略表 英文缩写 英文全称 中文名称 云金芽孢杆菌 虫晶体蛋白 联免疫吸附技术 0% 消散半衰期 0% 90%降解时间 国农业科学院硕士学位论文 第一章 引言 第一章 引言 基因作物的发展和应用现状 转基因作物(，现称生物技术作物(由于其所具有的巨大经济效益和社会效益，在其商品化的第一个十年间种植面积以每年两位数的增长率迅速扩大。自 1986 年首例转基因植物被批准进入田间试验以来，国际上已有 30 个国家批准了数千例转基因植物进入田间试验，涉及的植物种类达 40 多种。 2006 年，全球转基因作物的种植面积猛增 1200 万幅为 13%，达到了 次突破了 1 亿外，种植转基因作物的农户数量迅猛增长，首次超过了 1000 万户，从 2005 年的 850 万户增加到了 1030 万户。种植转基因作物的国家增加到 22 个。此外，还有 29 个国家已经批准了转基因作物的进口，以用做食物、饲料，或是将它们释放到环境中。美国、阿根廷、巴西、加拿大、印度和中国是 6 个主要的转基因作物种植国( 表 其中，美国仍保持领先地位，大约有 40%的转基因作物是在发展中国家种植的。发展中国家的转基因作物种植面积增长幅度最大，为 21%，相比之下发达国家是 9%。 印度的种植面积增长比例最高，为 192%。 2005 年印度有 130 万2006 年有 380 万非的增长比例第二高，为 180%。南非 2005 年的种植面积是 50 万006 年增加到了 140 万个十分重要的动向是印度首次超过中国，成为全球第五大转基因作物生产国。2006 年，各主要大陆都有一些关键的增长中心，为转基因作物在今后十年的增长奠定了广泛而稳定的基础。 国际农业生物技术应用服务组织(预测，到 2025 年，将有约 40 个国家的 2000 万以上的农民种植 2 亿 2007) 。 第一代转抗虫基因产品主要是含单一抗虫基因，长期大面积种植单一抗性基因的转基因作物有可能导致靶标害虫产生抗性。因此，从抗性治理的角度，转基因作物含有两种或以上的不同抗性基因，可以有效地延缓靶标害虫产生抗性(， 2003)。同时，生产上转基因作物针对的靶标害虫也不相同，如在美国，玉米种植区玉米切根叶甲 (近年来发生严重，表达转，对鞘翅目的切根叶甲无效，而表达欧洲玉米螟也无效，同时，耐除草剂的转基因玉米不能控制害虫危害。因此，目前转基因作物也由原来的转单基因向多( 混合) 基因产品 (展。同时，含有两个不同抗虫基因针对一类害虫的转基因植物(已在生产上应用。如含有性基因的抗虫棉保铃棉(I) 已经于 2002 年在美国和澳大利亚批准商业化种植(, 2006) 。 2005 年美国种植的 4980 万占此类作物种植面积的 55) 中，大约有 20为包含 2 种或 3 种基因的混合基因产品。混合基因产品作为未来的一个重要发展趋势，更适于以“特性田”，而非以转基因作物的种植面积