转基因棉花环境安全性研究进展

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转基因技术在棉花育种上的应用

转基因技术在棉花育种上的应用
主要内容
抗虫基因工程抗病基因工程抗除草剂基因工程抗逆境基因工程纤维品质改良基因工程
转基因技术
转基因技术在棉花遗传改良中的应用,包括棉花抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆以及品质改良等方面。
常规杂交育种技术在提高棉花产量、抗病和纤维品质等方面取得了一些进展,并获得了可观的经济效益,但由于棉花产量与品质之间为遗传负相关,单纯依靠常规育种技术在较短时间内大幅度同步改良棉花纤维品质与产量相当困难。
4 抗逆境基因工程
近年来,国内外围绕棉花抗盐性、抗早衰等方面开展了一些研究,并取得了一定进展。研究发现,抗氧化酶如谷胱甘肽还原酶和超氧化物歧化酶的活性与逆境胁迫关系密切。
虽然棉花抗逆基因工程获得了一些进展,然而由于缺乏高抗的陆地棉种质,再加上受诸多外界因素的影响,其进展比较缓慢,还不能满足生产的需求。
尽管转基因棉花育种已取得很大的成就, 仍存在着一些问题。主要表现在: 1)周期长。 2)转化效率低。 3)缺乏有重要应用价值的目的基因 4)抗黄萎病育种进展缓。 5)转基棉的安全性。
总结
目前,科学工作者正在努力开发各种切实可行的安全性转基因途径,主要内容包括不使用标记基因的转基因体系、标记基因的敲除、外源目的基因的组织特异性表达和诱导性表达、转基因漂移的防止等。此外,也应重视棉花抗逆(如抗寒、抗旱、抗盐等)基因工程的研究。
蛋白酶抑制剂(PI)是自然界最为丰富的蛋白之一,是一种天然的杀虫物质,与Bt 基因相比,由于其具有抗虫谱广,安全性高和害虫不易产生抗性等优点而广泛用于抗虫基因工程。目前应用于棉花的PI基因主要是豇豆胰蛋白酶抑制剂(Cp-Ti基因)和慈菇蛋白质酶抑制剂(API基因)。

棉花转基因研究进展

棉花转基因研究进展Ξ刘冬青(山东省农业科学院棉花研究中心,山东济南250100) 摘　要:就棉花转Bt 基因、Bt +CPTI 双价基因、抗除草剂基因及品质改良基因等的研究进展进行了简要综述。

关键词:棉花;转基因;研究进展中图分类号:Q785　文献标识码:A 文章编号:1001-8581(2003)02-0039-04自1983年世界上第一例转基因植物烟草问世以来[1],抗虫、抗除草剂、抗病、抗逆及品质改良等转基因作物的研究与应用取得了很大进展。

据统计,至今全球转基因成功的植物已有35科120种植物[2],转基因作物的种植面积由1996年的170万hm 2猛增至2001年的5260万hm 2[3]。

在转基因棉花方面,国内外已先后育成抗虫、抗除草剂、品质改良等转基因棉花,2000年世界转基因棉花的种植面积高达530万hm 2[4]。

我国转基因棉花研究虽然起步较晚,但目前已取得了显著进展。

国内有关转基因棉花的报道多侧重于转Bt 基因抗虫棉,而转其他基因的报道相对较少。

现就棉花转基因的研究进展概述如下。

1　转Bt 基因抗虫棉1.1　转Bt 基因抗虫棉的抗虫机理1901年日本从病丝蚕幼虫中首次分离出苏云金芽孢杆菌(Bacillus thurigiensis )(简称Bt )基因。

利用生物技术将Bt 基因导入棉花植株后,外源Bt 基因可在棉花的每个细胞中合成一种叫做σ—内毒素的伴孢晶体,该晶体是一种蛋白晶体,完整的伴孢晶体并无毒性,但当被鳞翅目等敏感昆虫的幼虫吞食后,在其肠道碱性条件下,伴孢晶体能水解成毒性肽,并很快发生毒性。

当棉铃虫幼虫取食含有此蛋白的棉花组织后,会引起棉铃虫口腔和肠道麻痹,体液酸度失调,取食停止或减少,进而中肠系统迅速溃烂,肠壁细胞渐渐萎缩而导致中毒死亡或发育不良[5,6]。

1.2　转Bt 基因抗虫棉的研究与应用1987年,美国Agracetus 公司首次成功获得转Bt 基因的棉花植株,当时转Bt 基因棉的毒蛋白毒性较低,没有实际生产价值。

转基因生物的安全性问题

转基因生物的安全性问题随着科技发展，越来越多的科学技术被应用到生产和生活中，其中转基因技术是一项重要的技术。

但与此同时，转基因生物的安全性问题也备受关注。

本文将从转基因生物的定义、应用、影响和安全性四个方面来探讨转基因生物的安全性问题。

一、转基因生物的定义和应用转基因是指将外源基因导入到生物细胞中，使其生成新的物种。

转基因技术通过基因工程手段，将不同物种的基因或DNA序列组合在一起，形成具有优良性状的生物体，并广泛应用于农业、医药等领域。

在农业方面，转基因技术可用于粮食、烟草、棉花、蔬菜等作物的改良。

通过对植物进行基因改造，可以让植物获得更好的抗病性、耐旱性、耐盐碱性等性状，从而提高作物的产量和质量。

在医药领域，转基因技术可以用于生产治疗癌症、糖尿病、肝炎等疾病的新药以及生产疫苗等。

二、转基因生物的影响转基因技术虽然有很多的优点，但它也带来了一些负面影响。

主要包括以下三个方面。

1、破坏生态平衡转基因生物进入生态环境后，可能会对其他物种产生不良影响，从而破坏生态平衡。

例如，转基因植物可能对传粉昆虫造成影响，使得蜜蜂等传粉昆虫死亡，导致植物无法繁殖。

2、对人体健康的影响转基因生物可能对人体健康造成不良影响。

例如，转基因食品中可能含有过多的抗生素或农药等有害物质，进而对人体的免疫系统产生负面影响，从而危害人的健康。

3、产生基因污染转基因生物可能会通过传播方式，导致非转基因生物的基因被污染，进而导致基因资源的丧失。

三、转基因生物的安全性问题1、转基因技术的不确定性转基因技术的应用是一种复杂的过程，由于水平限制和基因漂变等原因，可能会导致新物种的产生和性状表现与预期不一致，进而导致可持续性或安全性的问题。

2、转基因的辨识和追踪问题转基因生物的辨识和追踪是实施转基因食品安全管理的关键。

但是，目前尚无较好的转基因生物鉴定和检测技术，其真实性仍存在争议。

3、风险评估问题转基因生物的风险评估涉及到对其安全性、健康效应和环境影响等方面进行全面评估。

棉花转化实验报告

棉花转化实验报告棉花转化实验报告一、引言棉花是世界上最重要的经济作物之一，广泛用于纺织品、纸张和食品工业。

然而，传统棉花种植面临着许多挑战，如病虫害、环境压力和耕地资源有限等。

因此，寻找一种高效的棉花转化方法，以提高产量和抗性，对于农业发展具有重要意义。

二、材料与方法本实验选取了常见的棉花品种作为研究对象，通过基因转化技术引入外源基因，以提高棉花的产量和抗性。

具体步骤如下：1. 构建转化载体：将目标基因与转化载体连接，构建出适合棉花转化的载体。

2. 组织培养：采集棉花幼胚作为外植体，在含有适当激素的培养基中进行愈伤组织的诱导和增殖。

3. 基因转化：将构建好的转化载体通过农杆菌介导法导入棉花愈伤组织细胞中，利用细胞的再生能力使转基因棉花植株产生。

4. 筛选转基因植株：通过对转基因植株进行筛选，利用PCR等方法检测目标基因是否成功转化。

5. 鉴定转基因植株：通过观察转基因植株的形态特征、生长情况和抗性等性状，对转基因棉花进行鉴定。

三、结果与讨论经过一系列的实验操作，我们成功地将外源基因导入了棉花植株中，并获得了转基因棉花。

通过PCR分析，我们确认了目标基因的存在。

在鉴定转基因棉花的过程中，我们观察到转基因植株在生长速度、花期和产量等方面均表现出了显著的改善。

同时，转基因棉花还表现出更好的抗虫性和耐逆性，对病虫害的抵抗能力明显增强。

这一实验结果表明，通过基因转化技术可以有效地提高棉花的产量和抗性。

转基因棉花具有广阔的应用前景，可以为农业生产带来诸多益处。

然而，我们也应该注意到转基因技术的潜在风险和争议。

在推广应用转基因棉花之前，需要进行更多的安全性评估和环境影响研究，以确保其对人类和环境的安全性。

四、结论本实验通过基因转化技术成功地将外源基因导入棉花植株中，获得了转基因棉花，并证实了转基因棉花在产量和抗性方面的优势。

这一研究为棉花种植的发展提供了新的思路和方法。

然而，转基因技术的应用仍需要更多的研究和评估，以确保其安全性和可持续性。

棉花抗黄萎病转基因育种研究进展

棉花抗黄萎病转基因育种研究进展摘要：棉花（Gossypium hirsutum L.）黄萎病是棉花生长过程中最具毁灭性的病害之一。

国内外研究者运用各种育种手段培育出抗病品种，取得了一定的进展，但仍无应用于生产实践的高抗黄萎病陆地棉品种。

分析了抗病育种工作中存在的问题，综述了棉花抗黄萎病在转基因育种方面的研究进展，指出了利用转基因技术培育棉花抗病品种是目前防治黄萎病最有效而可行的方法。

关键词：棉花（Gossypium hirsutum L.）；抗黄萎病；转基因育种棉花（Gossypium hirsutum L.）产业是我国的支柱产业之一，为广大棉农每年带来400亿～600亿元的直接经济收入，为城镇提供近3 000万个就业岗位。

棉花生产的发展关系到国计民生，地位举足轻重。

在阻碍我国棉花生产可持续发展的诸多因素中，棉花黄萎病的危害是其主要因素之一。

1 棉花黄萎病的危害棉花黄萎病是世界毁灭性病害，病原菌为大丽轮枝菌（Verticillium dahlia Kleb），自从传入我国以来，危害逐年蔓延和加重。

1993年黄萎病暴发成灾，全国棉花发病面积270万hm2，遍及各主要产棉区[1，2]；2003年棉花黄萎病流行面积达320万hm2，造成2.3亿kg的皮棉产量损失[3]。

据中国农业科学院植物保护研究所的研究，7月下旬前发病平均减产高达66.9%，7月下旬后发病平均减产仍达20.3%。

早期遭受落叶型和急性萎焉型黄萎病危害时，容易造成棉株死亡导致绝收。

2 棉花抗黄萎病转基因育种的研究进展棉花黄萎病属土传维管束病害，病原菌寄主范围广，并存在明显的致病力分化现象，防治困难。

在综合防治措施中，化学防治很难奏效并易造成环境污染；生物防治技术虽然表现出良好的应用前景，但因生防因子专化性太强而制约了该技术的推广应用；对于重病田，不得不轮作倒茬，但仍不能彻底解决问题。

惟一经济、有效、环保的防治措施是使用抗病棉花新品种。

在国家的高度重视和大力支持下，棉花生产用种的品种改良得到长足发展，但从现有育成品种来看，仍不能满足棉花生产的现实需求，兼备丰产、优质、多抗、广适的棉花新品种极少，尤其是没有兼抗棉花黄萎病的新品种。

转基因技术在抗棉花黄萎病中运用的研究进展

转基因技术在抗棉花黄萎病中运用的研究进展摘要：采用农杆菌介导法的方法，研究了转几丁质酶和葡聚糖酶双价基因的棉花株系对棉花黄萎病的抗性. 利用卡那霉素涂抹法对转基因株的卡那霉素抗性进行初步鉴定，再经杂交确证，结果显示双价抗病基因分别以1-2个拷贝整合到棉花基因组内。

对转基因株系幼苗进行无底塑钵菌液浇根法鉴定和大田病圃鉴定。

关键词：几丁质酶、葡聚糖酶、转基因棉花、黄萎病、抗病性棉花是我国主要的经济作物，在国民经济中具有重要地位。

棉花病害十分严重，尤其是黄、枯萎病等真菌性病害。

棉花黄萎病在我国的发生面积为300万hm2左右。

每年造成减产10％～30％，是发展我国棉花生产的重要限制因子之一。

棉花黄萎病(Cotton Verticillium Wilt)属于土传病广、危害重、寄主范围宽、传播途径多、存活时间久，由于生产上一直没找到理想的防治技术与控制方法，被称为棉花的“癌症”。

全世界每年仅花在棉花病虫害防治上的农药费用高达20亿美元，残留的农药严重污染了环境，影响了生态平衡，最令人担忧的是农药的长期施用将会导致害虫产生抗(耐)药性，降低了农药的防效。

因此采用新的育种技术提高我国棉花品种抗病虫能力是我国今后棉花育种的主要目标。

但由于可供直接利用的种质资源越来越有限，因此仅采用常规育种手段已经难以在抗病虫方面取得重大突破。

而以基因工程为核心的现代分子育种技术(贾士荣，2000)的崛起和迅速发展，使我们有望通过常规育种结合分子生物学新技术手段，利用现有高品质棉花种质材料，将抗病基因导入棉花：使外源基因在棉花组织细胞表达，达到抗病虫的目的。

1. 相关技术的研究进展1.1植物转基因技术研究进展自1983年第一株转基因植株问世以来，植物转基因研究和应用发展迅速。

随着植物转基因技术日益成熟，方法不断创新、增多。

按照转化系统的原理可分为二大转化系统(傅荣昭，1994：王关林，方宏筠，2002)。

(1)载体转移法(包括农杆菌介导、植物病毒介导和脂质体法的转化等)；(2)无载体转化法：不用任何载体，采用物理化学方法直接将外源基因导入受体细胞的直接转化系统。

转基因技术及其在棉花育种中的应用

转基因技术在棉花育种中的应用杨金惠 812031001 作物领域 2012级摘要：棉花是一种重要的经济作物，在我国广泛种植。

培育转基因棉花被看作是解决产量和生态环境问题最根本和最有效的方式。

本文介绍了转基因棉花主要的研究方法，包括转化方法以及转入的基因等，并对转基因棉花的发展趋势作了相关探索。

此外，本文总结了转基因技术在棉花遗传改良中的应用，包括棉花抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆以及品质改良等方面的最新进展，并对棉花转基因研究中存在的主要问题和今后的研究与应用前景进行分析和展望。

关键词：转基因；棉花；育种1973 年美国科学家科恩等人第一次将两种不同的DNA 分子进行体外重组, 并且在大肠杆菌中表达以来, 基因工程技术发展飞速, 该技术正在极大地改变着地球生物固有的进化进程。

据不完全统计, 目前全球已有60 多种转基因园艺植物和大田作物相继问世, 其中转基因工程技术在棉花品种改良中的应用, 成效卓著。

自从1983年人类首次获得转基因烟草、马铃薯以来，植物重组DNA技术在基础研究和应用开发中获得了显著进展，培育成功一批具有抗虫、抗病、耐除草剂和高产优质等外源优异性状的农作物新品种，对农业的生产方式和经济效益产生了深刻影响。

棉花是利用转基因技术进行遗传改良最为成功的作物之一，仅我国自主研制的,CryA+CPTI双价抗虫等基因就已被转育到41个棉花品种中。

美国转基因抗虫棉大田种植已超过其棉田总面积的70%，澳大利亚和中国超过30%，全球转基因棉花种植面积达到680万公顷，占世界棉花种植面积的20%。

1.转基因技术棉花转基因技术是指将外源DNA通过物理、化学或生物学方法导入棉花细胞并得到整合和表达的过程。

在棉花遗传转化体系中，主要有农杆菌介导、花粉管通道和基因枪3种转化方法。

本研究拟对. 种方法的主要技术特点及研究和应用动态进行综述，旨为棉花分子育种提供参考。

1.1．农杆菌介导法1.1.1农杆菌转化技术的理论基础与棉花遗传转化有关的根癌农杆菌是一种土壤习居菌，在自然状态下能感染棉花等大多数双子叶植物营养器官的伤口，导致冠瘿瘤的发生。

转基因棉花对土壤生态环境的影响

土壤(Soils), 2005, 37 (5): 487~491转基因棉花对土壤生态环境的影响①蔡红1,2 沈仁芳1*( 1土壤与农业可持续发展国家重点实验室（中国科学院南京土壤研究所）南京 210008；2中国科学院研究生院北京 100049 )摘要总结了转基因棉花在生态安全性方面的研究进展，重点介绍了转基因棉花对土壤生态环境的影响，包括：外源基因表达产物在土壤中的富集；外源基因表达产物对土壤生物的影响；外源基因在土壤生态系统中的水平转移。

认为目前对转基因棉花的土壤生态学过程的研究较少，尚难以确定转基因棉花对土壤生态环境的影响程度。

并由此介绍了Biolog系统和DNA指纹技术在土壤生态安全性研究中的应用。

关键词转基因棉花；生态安全；土壤中图分类号 S154.1；Q788转基因棉花的研究始于上世纪80年代。

1985年Horsch[1]首次报道了农杆菌介导法将外源基因导入烟草和矮牵牛的研究，自此转基因植物大量涌现，仅最近15年里就已经转化了100多种植物，比较成功的有玉米、小麦、大豆、西红柿、马铃薯、棉花、水稻等[2]。

至2002年，全球转基因作物种植面积超过5870万hm2[3]。

随着转基因植物的不断增加和应用，其安全性问题逐渐引起了人们的重视。

转基因植物的田间释放是否会引起外源基因向其他物种渗透，是否会对生态环境造成危害，这是转基因植物商业化生产前必须明确的问题。

因此，本文在综述转基因棉花安全性研究进展的基础上，重点阐述了转基因棉花对土壤生态环境的影响。

1 转基因棉花的生态风险转基因棉花生态风险方面关注最多的是转Bt 基因棉花。

Bt是对苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis) 的简称，这是一种广泛存在于土壤中的微生物，曾被作为生物杀虫剂使用了50多年。

转Bt基因棉花的安全性研究主要有如下几个方面的内容。

1.1 Bt蛋白时空表达的不稳定性外源基因在不同棉花品种和不同组织及部位有不同的表达量[4]，并且在整个生长季节中，Bt棉花的杀虫功效是不断变化的[5]。

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（中国热带农业科学院热带生物技术研究所海南海口５７１１０１）
摘要概述转基因棉花的优势、病虫害与钾氮元素对转基因棉花的影响、转基因棉花的杂草化及对土壤微生
物的影响等方面，对转基因棉花的环境安全性进行展望。关键词转基因棉花，商业化种植，环境安全性
中图分类号Ｆ３０７．１２
ＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳａｆｅｔｙＥｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆＴｒａｎｓｇｅｎｉｃＣｏｔｔｏｎ
ＺＵＯＪｉａｏＧＵＯＹｕｎｌｉｎｇＫＯＮＧＨｕａＨＵＡＮＧＱｉｘｉｎｇＸＵＬｉｎＺＨＯＵＸｉａＧＵＯＡｎｐｉｎｇ
了混合型转基因棉花．其中美国种植转基因棉花达７８％：印度多数种植转Ｂｔ基因棉花，种植面积占印度种植棉花总面积的８２％ Ⅱ ］种植的转基因棉花既是主
要的纤维经济作物．同时也是仅次于大豆的重要油料和蛋白质作物．全球种植转基因棉花的面积为２１００万ｈｍｚ．位居种植转基因农作物物种的第３位叨．而国内种植转基因棉花的面积达￣Ｕ５３０万ｈｍ删北美地区和澳大利亚是种植转基因抗除草剂棉花面积最大的
ＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｉｔｆｓｏｆｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｏｆｒａｔｎｓｇｅｎｉｃｃｏａｏｎ，ｉｔｓｐｏ — ｔｅｎｔｉａｌｒｉｓｋｏｆｓａｆｅｔｙｗａｓｏｆｗｉｄｅｓｐｒｅａｄｃｏｎｃｅｒｎ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｔａｌｋｓａｂｏｕｔｔｈｅａｄｖａｎａｇｔｅｓｏｆｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｃｏｔ・ｔｏｎ，ｐｅｓｔａｎｄｐｏａｓｔｓｉｕｍｎｉｔｒｏｇｅｎｉｍｐａｃｔｏｎｒａｔｎｓｇｅｎｉｃｃｏＲｏｎ，ｗｅｅｄｉｎｅｓｓａｎｄｉｍｐａｃｔｏｎｓｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｏｆ
ｒｔｎｓａｇｅｎｉｃｃｏａｏｎ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｈｅｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎａｌｔｓａｆｅｙｔｏｆｒａｔｎｓｇｅｎｉｃｃｏａｏｎ．ＫｅｙｗｏｒｄｓｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｃｏＲｏｎ；ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎａｌｔｓａｆｅｙｔ
随着转基因技术的大Байду номын сангаас力推广与发展．转基因产
范围．降低了除草费用．达到低投入和高产出的目的［５］。因此．在广泛种植转基因棉花过程及生产应
品在给人类带来巨大经济利益的同时．食品与环境
安全的问题备受社会关注其中转基因棉花大面积种植尤为重要．利益与安全应该同步发展与推广才能得到人们认可。２００８年．全球共有ｌ０个国家（前５位包括：美国、阿根廷、巴西、印度、加拿大）增加种植
用中存在风险随之产生．主要包括：抗除草剂棉花有成为杂草的可能；基因漂移威胁棉花近缘物种：
转基因棉花的应用会加速害虫抗性进化：转基因棉花对非靶标有益生物的影响：转基因棉花对土壤生态环境的影响［６］笔者旨在对转基因棉花的研究情况进行综述、讨论及展望
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｒｏｐｉｃａｌＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣＡＴＡＳ，Ｈａｉｋｏｕ，Ｈａｉｎａｎ５７１１０１，Ｃｈｉｎａ）
２０１３年４月
Ａｐｒ．２０１３
热带农业工程
ＴＲＯＰＩＣＡＬＡＧＲＩＣＵＩＵＲＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
第３７卷第２期
Ｖｏ１．３７，Ｎｏ．２
转基因棉花环境安全性研究进展①
左娇② 郭运玲孔华黄启星徐林周霞郭安平③