转crylAb/c基因水稻外源蛋白环境残留及其对水生生物的影响研究

【摘要】我国转基因水稻的研发处于世界领先水平,转基因抗虫水稻“华恢1号”和“Bt汕优63”于2009年获得了安全证书,但是,由于转基因水稻的生态安全性问题,转基因水稻还未进入商业化生产阶段。本文以抗虫转cry1Ab/c基因水稻为研究对象,使用荧光定量PCR、ELISA检测、并结合野外调查研究,对转基因水稻进行生态安全性评价。以下为主要研究内容和研究结果：(一)转cry1Ab/c基因水稻Bt蛋白表达水平和外源基因转录水平定量测定转cry1Ab/c基因水稻不同生育期叶片Bt蛋白ELISA分析表明,转基因水稻叶片中外源蛋白稳定表达,表达量在2.08-5.71μg/g鲜重之间,且以灌浆期表达量较高,苗期表达较低。使用TA克隆技术构建了含actin基因和cry1Ab/c基因cDNA片段的标准质粒,作为实时荧光定量外部标准分子,建立的标准质粒稳定性和重复性好。在此基础上,使用SYBRGreen荧光定量PCR方法测定了外源基因的转录水平。定量结果表明,cry1Ab/c基因转录水平在转基因水稻不同生育期内有所不同,以灌浆期转录表达量最高,其它生育时期稳定表达。(二)转cry1Ab/c基因水稻Bt蛋白在稻田及周边土壤和水体中的残留以德州、武汉、随州、孝感和武穴5个转cry1Ab/c基因水稻田为试验地,在转基因水稻生长的苗期、拔节期、开花期和成熟后期检测了稻田内及稻田周围土壤和水体Bt蛋白残留量。研究显示,转基因水稻中的Bt蛋白可以在周围的环境中残留,且随着水稻生长期的不同,Bt蛋白阳性检出率会有所变化,在水稻苗期,稻田周边土壤和水体阳性结果较少(31%),而在生育后期,阳性结果检出率和Bt蛋白残留量明显增加(开花期达到了69%),在整个调查期内,稻田内部外源蛋白土壤最高残留量为1.054ng/g,水体为0.306ng/L,而在转基因稻田外部的采样区内,土壤和水体的最高残留量分别为1.045ng/g和1.248ng/L。(三)转Bt基因水稻对水生生物大型蚤的生态毒性以毒理学研究方法评价了转基因水稻米粉对大型蚤的生态毒性。研究结果显示,与常规米粉相比,转基因米粉能够维持大型蚤正常的存活和生长。与常规米粉相比,转基因米粉饲喂的大型蚤在存活时间、体长、死亡率、繁殖等指标没有显著差异,但米粉不同于大型蚤的天然食物斜生栅藻,饲喂米粉的大型蚤与饲喂斜生栅藻的大型蚤相比,存活率下降,平均存活时间缩短,平均进入繁殖期的时间延长到15天（斜生栅藻9天),产幼蚤数减少,这些生长和繁殖参数在斜生栅藻组和米粉组之间有显著性差异。(四)转Bt基因水稻对浮游动物种群数量、种类和群落多样性的影响采用浮游生物野外调查方法,分析了转基因水稻田内的原生动物、轮虫、枝角类和桡足类浮游动物的种类和数量。在调查期内,转基因稻田共检出饵料类浮游动物24种,非转基因亲本田为21种,二者没有显著性差异,对四类浮游动物数量变化动态的调查研究也显示,转基因稻田和非转基因稻田没有显著差异。使用Shannon-Wiener多样性指数、物种丰富度、Simpson优势集中性指数分析了稻田浮游动物群落多样性,结果表明,与种植非转基因亲本稻田相比,转基因抗虫水稻对浮游动物群落构成和多样性没有产生明显影响。
【作者】张莉；
【导师】刘标；
【作者基本信息】南京农业大学，发育生物学，2013，硕士
【关键词】转cry1Ab/c基因水稻；mRNA；Bt蛋白；环境残留；水生生物；大型蚤；

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