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浅析转基因大豆与抗线虫大豆(王继安)
发布时间:2009-6-9                        点击次数:6562
                                                                                                                                                          

浅析转基因大豆与抗孢囊线虫大豆

东北农业大学大豆研究所博士、博士生导师  王继安
澳门金沙平台推行线上娱乐方式,倡导消费者绿色出行,已经形成独有的在线优势澳门金沙平台在线量超过十万  杨明亮 刘金凤  姜春艳 张东梅 玄日龙
《种子世界》(总第327期)2010年第2期已发表

一、转基因大豆
      1.转基因大豆的概念
      转基因大豆是一个非常广义的概念,它的含义是,凡是人为的将外来基因转入大豆基因组中形成的大豆,都是转基因大豆。近缘杂交、远缘杂交都属于引入基因的过程。但狭义上讲的转基因大豆则是指,利用实验室基因工程技术将目的基因进行修饰改造导入大豆中形成的能够遗传下去的大豆。因此从理论上讲,任何物种或品种的基因都可以利用转基因的手段转入大豆中去,形成新的大豆品种。而常规的杂交,包括近缘杂交、远缘杂交应归属于非转基因之列。
      2.国内外转基因大豆的研究和种植情况概况
      转基因大豆自1994年获准以来,美国、巴西、阿根廷等大豆主产国种植面积就一直居于转基因农作物(genetically modified crops,GMC)之首,表明农艺性状发生改变的转基因大豆已经成为最为常见的大规模商业化生产和流通的GMC。
      转基因大豆是较早商业化生产的GMC之一,其中种植最多的是美国孟山都(Monsanto)公司的抗草甘膦大豆(Roundup Ready Soybean,简称RR大豆)。草甘膦(glyphosate)是一种施用于叶片的广谱、非选择性有机磷类除草剂,对于许多一年生和多年生杂草控制能力很强,且杂草不易产生耐药性。草甘膦的杀草原理是抑制植物、细菌和真菌必需氨基酸生物合成途径中的酶活力,它特异性地结合并抑制植物莽草酸合成途径中的CP4-EPSPS基因,使其氨基酸合成受阻进而死亡。由于所有植物都需CP4-EPSPS来催化氨基酸的合成,所以施用草甘膦后,所有植物包括作物均被杀死。因为草甘膦很容易被土壤微生物代谢,分解为氨基甲基膦酸,形成CO2和无机磷终产物,所以它在土壤中不具有活性。在动物体内,草甘膦可通过肾脏迅速降解,它对动物没有毒性。草甘膦对环境也较为安全,实验室尚未发现其有致癌、致畸和致突变等潜在危害。虽然草甘膦是农药中最为安全的一种,其毒性无论是按世界卫生组织(WHO)或美国环保署(EPA)标准都划在Ⅲ级,即低毒类,但是它对植物没有选择性,几乎所有绿色植物,不论是作物还是杂草都能被其杀死。
      抗除草剂大豆是美国孟山都公司研究人员从矮牵牛中克隆获得抗性基因—5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶基因(5-enolpyruvlshimimate-3-phosphate synthase,CP4-EPSPS),应用Ti质粒介导T-DNA转移技术,将矮牵牛Ti质粒(CaMV)中35S启动子控制的CP4-EPSPS基因导入大豆基因组中,进而育成抗草甘膦的RR大豆品种(Hagen,2000)。
      导入的外源基因能在大豆中高效表达出CP4-EPSPS,因此,在田间施用除草剂草甘膦时,大豆组织中芳香族氨基酸的生物合成因CP4-EPSPS存在而未受影响,但是杂草中芳香族氨基酸的生物合成途径由于CP4-EPSPS的合成受到阻碍而中断,从而使RR大豆表现出对草甘膦的高度耐受性,即杂草被毒杀而大豆组织正常生长。CP4-EPSPS存在于植物、细菌和真菌中,植物中大部分CP4-EPSPS的活性中心位于叶绿体或质粒;哺乳动物、禽类和水产动物不含CP4-EPSPS,芳香族氨基酸不能自身合成,而主要来自植物、微生物或其他动物饲料。CP4-EPSPS尚具有特异性,对引起植物氨毒和阻断光合电子流而使植物死亡的除草剂没有抗性(Hird,2003)。RR大豆获得对草甘膦的抗性,目前已经成为全球种植面积最为广泛的GMC。
      目前国内外在大豆抗病虫和品质等方面也已经有了大量报道,但均未大面积应用,通过转基因提高产量方面的报道很少,至今尚在研究之中。
二、大豆孢囊线虫病
  1.危害及症状
       大豆孢囊线虫病又叫黄萎病,俗称“火龙秧子”。它是世界性大豆病害,主要大豆生产国:美国、巴西、中国和日本都有大面积发生。我国主要发生在东北、华北、河南、山东和安徽等地。尤以东北三省西部干旱地区如辽宁省康平、吉林省白城地区、澳门金沙平台的肇东、安达、大庆、齐齐哈尔等地区发生严重。一般使大豆减产10%—20%,严重的减产70%—90%,甚至绝产。
  大豆孢囊线虫主要危害根部,被害植株发育不良,矮小。苗期感病后子叶和真叶变黄,发育迟缓;成株感病地上部矮化和黄萎,结荚少或不结荚,严重者全株枯死。病株根系不发达,侧根显著减少,细根增多,根瘤稀少。发病初期(澳门金沙平台6月末—7月初)拔起病株观察,可见根上附有许多白色或黄褐色小颗粒,即孢囊线虫雌成虫,这是鉴别孢囊线虫病的重要特征。孢囊线虫以卵在孢囊里于土壤中越冬,孢囊对不良环境的抵抗力很强。第二年春二龄幼虫从寄主幼根的根毛侵入,在大豆幼根皮层内发育为成虫,雌虫体随内部卵的形成而逐渐肥大成柠檬状,突破表层而露出寄主体外,仅用口器吸附于寄主根上,这就是我们所看到的大豆根上白色小颗粒。
  大豆孢囊线虫由于致病力不同,而分为不同的生理小种。目前我国鉴定出的小种有1、2、3、4、5和7号。1号小种主要分布在辽宁、吉林、山东潍坊及胶东半岛、江苏等省大豆生产地县;2号小种主要分布在山东省的聊城、德州等地区;3号小种主要分布在黑龙江、吉林、辽宁等省大豆主产地区。4号小种主要分布在山西、河南、江苏、山东、安徽、河北及北京等省市大豆主产地区;5号小种分布在吉林、安徽、内蒙古等地县;7号小种分布在山东、河南大豆产区。
      2.防治
       大豆孢囊线虫分布广、危害重、寄主范围广,传播途径多,存活时间长,是一种极难防治的土传病害。应用抗病品种是防治大豆孢囊线虫病的经济有效措施,美国和日本已经育成百余个抗病品种,在生产上大面积应用,增产效果很明显。我省自1992年以来,先后了抗线虫1号、2号、3号、嫩丰15号和庆丰1号等抗病品种,在我省西部线虫区应用增产效果很明显。但随着抗病品种年限延长,由于品种选育压力作用,而使大豆孢囊线虫生理小种可能发生变化。近年来我们(澳门金沙平台农科院大豆所)对安达和大庆地区连续种植抗病品种地块大豆孢囊线虫生理小种进行动态监测,结果发现除原来的3号小种外,又出现了新的1号、4号、6号和14号生理小种,说明抗病品种连种后小种确实发生了变化,因此生产上抗病品种要与非大豆孢囊线虫寄主作物或其它抗线类型品种轮换种植,以减缓生理小种变异速度,防止抗病品种丧失抗病性,延长抗病品种的应用年限。在没有抗病品种的地方应采用3年以上的轮作和药剂防治相结合的办法,可用3%呋喃丹颗粒剂或5%涕灭威颗粒剂,每亩4-5千克,施入播种沟内,然后播种。
      3.抗大豆孢囊线虫病品种的育成和应用概况
      目前我国许多省份也审定了许多抗孢囊线虫病大豆品种,但目前为止这些审定品种尚属于有性杂交育成的,属于非转基因范畴。
      由于大豆本身具有对大豆孢囊线虫病的抗性,因品种的不同差异很大,特别是一些孢囊线虫病发生重的地区中的野生和半野生大豆,对于大豆孢囊线虫病具有较强的抗性,可以通过常规杂交的方法育成新品种,用常规杂交方法选育的抗大豆孢囊线虫病品种不属于我们所说的转基因范畴,对于人畜食用是安全的,种植过程中无需进行安全性评价。目前澳门金沙平台审定的抗线系列品种,及内蒙古审定的丰豆2号等抗线品种都属于有性杂交选育成的,并没有通过转基因的手段,对于大豆孢囊线虫病也具有高度抗性。实践证明,不通过转基因手段也会育成高抗孢囊线虫病的大豆新品种。也就是说抗线品种不一定需要转基因才能育成,转基因的抗孢囊线虫病大豆品种在澳门金沙平台尚无审定品种,目前从国外进口的大豆中也没有抗孢囊线虫病大豆的品种。
      判断一个品种是不是转基因大豆,不在于它在某个性状上的突出表现,而在于它是否是利用实验室基因工程技术对于目的基因进行改造后利用分子手段转入的。从感观上还是口感方面是不能判断是否是转基因大豆的。判断是否是转基因大豆,只能进行分子检测,目前主要是利用多重巢式PCR技术和基因芯片技术,对转基因大豆中CaMV35S启动子、NOS终止子、NPTⅡ、CP4-EPSPS外源基因和大豆凝集素基因进行定性检测,定性是否具有转基因行为。             
      目前我省对于转基因大豆还是明文规定不允许应用于生产,只能在实验室中进行,就是在室外种植也必须严格隔离经过申请批准,方可在室外种植。因此,作为育种和部门未经批准转基因大豆的可能性不会有,就是,安全性评价会公开的,届时会大众皆知的事情。再者,目前通过非转基因育种,仍然可以育成高抗孢囊线虫病的大豆品种,从角度,要比进行转基因大豆手续简单,迅速。



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