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,正處在批準商業(yè)種植的關鍵時期,環(huán)境安全性和食品安全性評價工作十分緊迫。近年來,就一些轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻品系的基因漂流,靶標害蟲的抗性風險,對非靶標生物和稻田節(jié)肢動物群落的影響以及毒蛋白在土壤中的殘留等方面已經(jīng)取得了長足進展,為轉(zhuǎn)基因水稻的環(huán)境安全性評價積累了一定的經(jīng)驗和技術。轉(zhuǎn)Bt基因水稻環(huán)境風險評價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)學效應。本論文以華中農(nóng)業(yè)大學研發(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的外源蛋白環(huán)境持留期的生活測定技術,并與ELISA測定的結果進行了對比研究,(2)外源蛋白在以敏感靶標和非敏感靶標為節(jié)點的食物鏈中的傳遞,以及對第三營養(yǎng)級(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效應,(4)Bt稻和非Bt稻秸稈的腐爛過程研究及其過程中的細菌和真菌多樣性差異研究。主要結果如下:1.Bt稻外源蛋白在秸稈殘體中的環(huán)境持留期的生物測定黃熟期轉(zhuǎn)cry1Ab/1Ac和cry2A基因水稻秸稈對二化螟(Chilo suppressalis Walker)初孵幼蟲的致死率分別為85%和73%,此時ELISA測定結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)。在此基礎上設置一系列的Bt秸稈添加量(從30g至0.375g),結果顯示以二化螟死亡率作為指標對Bt秸稈添加量的反應極限為7.5g/1000g人工飼料,以二化螟體重抑制率作為指標對Bt秸稈添加量的反應極限為0.75~0.375g/1000g人工飼料,生長抑制率比致死率對秸稈中Bt外源蛋白的反應靈敏度高出20-40倍。通過換算得出二化螟生長抑制率對秸稈殘體中Bt外源蛋白的檢測下限約為10ng/g左右。用ELISA方法測得的外源蛋白在Bt稻秸稈中的半衰期約為9 d至17 d,90%衰減期接近80 d;用二化螟為靶標生物的生測結果發(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。生測得出的外源蛋白環(huán)境持留期要遠遠短于ELISA測定的結果,因此,隨秸稈殘體持留在環(huán)境中的Bt外源蛋白的環(huán)境風險要比原來估計的低很多。2.Bt稻外源蛋白在以敏感和非敏感靶標為節(jié)點的食物鏈中的傳遞和生物學效應研究了Bt水稻對三種植食性昆蟲(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照(p0.05),而粘蟲和褐飛虱對Bt稻不敏感,存活率及體重增長與對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),檢測對狼蛛生長發(fā)育的影響,結果顯示捕食取食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照相比無顯著差異。測定了Bt蛋白沿食物鏈傳遞的并在第二級和第三級營養(yǎng)級中的富集情況,結果顯示在三種植食性昆蟲體內(nèi)都檢測到了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。綜合以上結果可以看出,轉(zhuǎn)Bt水稻可以對第三營養(yǎng)級(即天敵)造成負面影響,也可以對第三營養(yǎng)級沒有負面影響,關鍵在于第三營養(yǎng)級捕食的是Bt稻的敏感靶標還是非敏感靶標。通常情況下,自然界中天敵除捕食Bt稻的敏感靶標外還捕食Bt稻敏感靶標,從這種意義上說Bt水稻對天敵是安全的。3.Bt稻外源蛋白在水生食物鏈中的傳遞及其生物學效應本試驗研究了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)律及生物學效應,并分析了Bt稻對大型n�、皢h磧慵靶×荷し⒂疤迥諶直；っ傅撓跋

本文編號：2807610