论文题目: 三种Bt基因（cry1Ac、cry2A～*和cry9C～*）抗虫水稻的培育及评价
论文类型: 博士论文
论文专业: 生物化学与分子生物学
作者: 陈浩
导师: 张启发,林拥军
关键词: 水稻,农杆菌介导的遗传转化,苏云金芽胞杆菌,高剂量庇护所策略,基因聚合,害虫抗性治理,害虫综合治理
文献来源: 华中农业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 水稻是主要粮食作物之一，全世界有超过20亿的人口以水稻为主食。虫害是造成水稻减产的主要原因之一。在现代农业中，使用化学杀虫剂为减少虫害损失起到了巨大作用。但是，化学杀虫剂的使用会不可避免的造成环境污染以及威胁人类健康。 转基因抗虫作物是近些年兴起的一种新的害虫防治技术，它从1996年开始在世界上大规模种植。这种转基因作物可以表达一种细菌Bacillus thuringiensis(Bt)来源的杀虫蛋白。这种细菌作为一种生物杀虫剂在农业上已经使用了60多年了。Bt作物在农业上的使用可以大幅度的减少杀虫剂的使用量，这不仅直接降低了种植者的种植成本，而且对保护人类的健康和生态环境都有积极的意义。 本研究通过农杆菌介导的方法，将3个人工合成的Bt基因(cry1Ac、cry2A~*和cry9C~*)分别转入优良的水稻恢复系明恢63中，并获得了一批抗虫性优良的转基因家系。本研究获得的主要研究结果如下： 1．证实了cry2A~*和cry9C~*这两个由本实验室设计合成的Bt基因能够在转基因水稻中正常表达，转基因植株表现出了良好的抗虫性。因此，这两个基因的人工改造是成功的。 2．获得了11个外源基因单拷贝插入、抗虫性优良且农艺性状较好的纯合转基因明恢家系，其中Cry1Ac家系2个(命名为TAc-1和TAc-2)，Cry2A~*家系4个(命名为T2A-1、T2A-2、T2A-3和T2A-4)，Cry9C~*家系5个(命名为T9C-1、T9C-2、T9C-3、T9C-4和T9C-5)。这些转基因家系的选择标准为：高抗虫性，没有明显农艺性状的改变，单拷贝插入和后代分离符合孟德尔遗传规律。这些抗性家系不仅可以用来作为新的抗性育种资源，也可以用于发展双价Bt水稻。 3．通过室内的抗虫性生物检测，所有的Bt转基因水稻家系均表现出对两种主要的水稻钻蛀害虫三化螟(Tryporyza incertulas walker)和二化螟(Chilo suppressalis walker)的高度抗性。结果显示，所有转基因家系可在5天内彻底杀死一龄三化螟幼虫；彻底或者近似彻底地杀死一龄二化螟幼虫。 4．研究了二化螟幼虫对Bt水稻茎杆取食的选择性。结果表明，在同时喂饲Bt转基因水稻茎杆和原品种明恢63茎杆时，二化螟幼虫可以辨识Bt茎杆和非Bt茎杆。在仅有3种Bt转基因水稻茎杆(含Cry1Ac，Cry2A~*和Cry9C~*)被喂饲时，二化螟幼虫
论文目录:
中文摘要
Abstract
缩略词表
1 文献综述
1.1 苏云金芽胞杆菌(Bt)及其杀虫晶体蛋白
1.1.1 苏云金芽胞杆菌(Bt)概述
1.1.2 Bt杀虫晶体蛋白及其基因的分类
1.1.3 Cry杀虫蛋白的结构与功能
1.1.4 Bt杀虫蛋白的作用过程与杀虫机理
1.1.5 Bt菌及Bt杀虫晶体蛋白的应用简史
1.2 转Bt基因植物的兴起及商品化现状
1.2.1 转Bt基因植物的兴起
1.2.2 转Bt抗虫作物商品化应用的回顾及现状
1.2.3 害虫对Bt作物产生抗性的可能及其对策
1.2.4 Bt作物的安全性
1.3 转Bt水稻的研究进展
1.3.1 转Bt水稻试验的回顾
1.3.2 Bt水稻商品化还存在的问题
1.4 研究的目的和意义
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 受体植物材料
2.1.2 目的基因
2.1.3 农杆菌菌株
2.1.4 植物表达载体的构建
2.1.5 供试的昆虫材料
2.2 实验方法
2.2.1 农杆菌介导的明恢63的遗传转化(bar基因)
2.2.2 转基因植株的PCR检测
2.2.3 转基因植株的Southern blot检测及拷贝数鉴定
2.2.4 转基因植株的除草剂抗性检测
2.2.5 在田间对T_1家系进行选择
2.2.6 在Basta培养基上进行的发芽试验
2.2.7 转基因植株的Bt蛋白含量测定
2.2.8 纯合Bt转基因家系的室内抗虫性测定
2.2.9 昆虫对Bt水稻的取食行为
2.2.10 Bt材料的田间抗性评价
2.2.11 纯合Bt转基因家系的主要农艺性状考察
3 结果与分析
3.1 三个Bt表达载体的转化
3.2 T_0代转化植株的PCR检测
3.3 T_1代转基因家系的田间种植和抗虫性观察
3.4 高抗虫性T_1代转基因家系的Southern blot分析
3.5 纯合转基因单株的筛选
3.6 具有商品化潜力的转基因家系的筛选
3.7 纯合转基因家系的Bt蛋白含量测定
3.8 室内抗虫性检测
3.9 昆虫对Bt水稻取食的选择行为的试验
3.9.1 二化螟幼虫对Bt水稻或非Bt水稻取食的选择性
3.9.2 二化螟幼虫对不同Bt水稻茎杆取食的差异
3.10 三种Bt材料的田间抗性评价
3.10.1 2004年的田间抗性试验
3.10.2 2005年的田间抗性试验
3.11 纯合转基因Bt家系的主要农艺性状的考察
4 讨论
4.1 以bar基因为筛选基因的遗传转化
4.2 水稻转化工作中的一些心得
4.3 在T_1代对转基因家系进行的挑选
4.4 不同转基因家系Bt蛋白浓度的测定及毒性比较
4.6 害虫对Bt水稻的选择性取食的研究及其意义
4.7 2004年与2005年田间抗性评价试验设计上的一些差异
4.8 2004年和2005年两次田间评价结果的分析
4.9 对于水稻转基因育种的一点讨论
4.9.1 转基因育种植株的突变及其克服
4.9.2 关于转基因育种的一些经验
参考文献
附录
附录1 农杆菌介导的明恢63的遗传转化操作过程(bar基因)
附录2 个人简历
致谢
发布时间: 2006-12-12
参考文献
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