水稻是我國的主要糧食作物之一,通過轉(zhuǎn)基因育種方法增強(qiáng)水稻自身的抗性為病蟲害防治提供了的高效的解決途徑。目前我國已經(jīng)研發(fā)出一系列轉(zhuǎn)Bt基因水稻,正處在批準(zhǔn)商業(yè)種植的關(guān)鍵時(shí)期,環(huán)境安全性和食品安全性評(píng)價(jià)工作十分緊迫。近年來,就一些轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻品系的基因漂流,靶標(biāo)害蟲的抗性風(fēng)險(xiǎn),對(duì)非靶標(biāo)生物和稻田節(jié)肢動(dòng)物群落的影響以及毒蛋白在土壤中的殘留等方面已經(jīng)取得了長足進(jìn)展,為轉(zhuǎn)基因水稻的環(huán)境安全性評(píng)價(jià)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。轉(zhuǎn)Bt基因水稻環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的核心是追蹤外源蛋白的環(huán)境行為、以及外源蛋白的生態(tài)學(xué)效應(yīng)。本論文以華中農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)了轉(zhuǎn)cry1Ab/1Ac基因和轉(zhuǎn)cry2A基因水稻為材料,開展了四部分的研究工作,(1)建立了以二化螟為敏感靶標(biāo)的外源蛋白環(huán)境持留期的生活測(cè)定技術(shù),并與ELISA測(cè)定的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比研究,(2)外源蛋白在以敏感靶標(biāo)和非敏感靶標(biāo)為節(jié)點(diǎn)的食物鏈中的傳遞,以及對(duì)第三營養(yǎng)級(jí)(天敵)的影響,(3)外源蛋白在水生食物鏈中的傳遞及其生物學(xué)效應(yīng),(4)Bt稻和非Bt稻秸稈的腐爛過程研究及其過程中的細(xì)菌和真菌多樣性差異研究。主要結(jié)果如下:1.Bt稻外源蛋白在秸稈殘?bào)w中的環(huán)境持留期的生物測(cè)定黃熟期轉(zhuǎn)cry1Ab/1Ac和cry2A基因水稻秸稈對(duì)二化螟(Chilo suppressalis Walker)初孵幼蟲的致死率分別為85%和73%,此時(shí)ELISA測(cè)定結(jié)果顯示兩種秸稈中的Bt蛋白含量分別約為4700 ng/g(鮮重)和2800 ng/g(鮮重)。將黃熟期的兩種秸稈添加入人工飼料后的致死率分別為46%和35%(1000g人工飼料添加30g干重)。在此基礎(chǔ)上設(shè)置一系列的Bt秸稈添加量(從30g至0.375g),結(jié)果顯示以二化螟死亡率作為指標(biāo)對(duì)Bt秸稈添加量的反應(yīng)極限為7.5g/1000g人工飼料,以二化螟體重抑制率作為指標(biāo)對(duì)Bt秸稈添加量的反應(yīng)極限為0.75~0.375g/1000g人工飼料,生長抑制率比致死率對(duì)秸稈中Bt外源蛋白的反應(yīng)靈敏度高出20-40倍。通過換算得出二化螟生長抑制率對(duì)秸稈殘?bào)w中Bt外源蛋白的檢測(cè)下限約為10ng/g左右。用ELISA方法測(cè)得的外源蛋白在Bt稻秸稈中的半衰期約為9 d至17 d,90%衰減期接近80 d;用二化螟為靶標(biāo)生物的生測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn),Bt水稻秸稈中的外源蛋白半衰期約為5 d至10 d,90%衰減期為13 d至20 d。生測(cè)得出的外源蛋白環(huán)境持留期要遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于ELISA測(cè)定的結(jié)果,因此,隨秸稈殘?bào)w持留在環(huán)境中的Bt外源蛋白的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)要比原來估計(jì)的低很多。2.Bt稻外源蛋白在以敏感和非敏感靶標(biāo)為節(jié)點(diǎn)的食物鏈中的傳遞和生物學(xué)效應(yīng)研究了Bt水稻對(duì)三種植食性昆蟲(二化螟C.suppressalis Walker、粘蟲Mythimna separate Walker及褐飛虱Nilaparvata lugens St?l)生長發(fā)育影響,取食Bt稻的二化螟的存活率及體重增長顯著低于對(duì)照(p0.05),而粘蟲和褐飛虱對(duì)Bt稻不敏感,存活率及體重增長與對(duì)照相比沒有顯著性差異。分別用取食Bt稻嫩苗的三種植食性昆蟲飼喂饑餓處理后的狼蛛(Lycosa pseudoamulata),檢測(cè)對(duì)狼蛛生長發(fā)育的影響,結(jié)果顯示捕食取食Bt稻的二化螟處理組的狼蛛存活率和體重顯著低于對(duì)照,而捕食取食Bt稻的粘蟲和褐飛虱的狼蛛存活率和體重與對(duì)照相比無顯著差異。測(cè)定了Bt蛋白沿食物鏈傳遞的并在第二級(jí)和第三級(jí)營養(yǎng)級(jí)中的富集情況,結(jié)果顯示在三種植食性昆蟲體內(nèi)都檢測(cè)到了Bt蛋白,濃度分別為40 ng/g、45 ng/g和25 ng/g,在天敵狼蛛體內(nèi)也檢測(cè)到了微量的Bt蛋白,濃度分別為9 ng/g、6 ng/g和8 ng/g。綜合以上結(jié)果可以看出,轉(zhuǎn)Bt水稻可以對(duì)第三營養(yǎng)級(jí)(即天敵)造成負(fù)面影響,也可以對(duì)第三營養(yǎng)級(jí)沒有負(fù)面影響,關(guān)鍵在于第三營養(yǎng)級(jí)捕食的是Bt稻的敏感靶標(biāo)還是非敏感靶標(biāo)。通常情況下,自然界中天敵除捕食Bt稻的敏感靶標(biāo)外還捕食Bt稻敏感靶標(biāo),從這種意義上說Bt水稻對(duì)天敵是安全的。3.Bt稻外源蛋白在水生食物鏈中的傳遞及其生物學(xué)效應(yīng)本試驗(yàn)研究了Bt稻外源蛋白沿著食物鏈“水稻-大型n濪aphnia magna-斑馬魚Brachydanio rerio”及“水稻-小龍蝦Procambarus clarkii”的傳遞規(guī)律及生物學(xué)效應(yīng),并分析了Bt稻對(duì)大型n�、皢h磧慵靶×荷し⒂疤迥諶直；っ傅撓跋

本文編號(hào)：2807610