转基因抗除草剂作物与除草剂开发及使用
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抗除草剂转基因作物在美国杂草防除中的地位页数:5
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草铵膦对转基因抗草铵膦马铃薯田间杂草的防效及安全性评价
2019） 10-2040-08
核 农 学 报 2019，33（ 10） ： 2040 ～ 2047 Journal of Nuclear Agricultural Sciences
草铵膦对转基因抗草铵膦马铃薯田间 杂草的防效及安全性评价
贾小霞1，2，＊＊，* 刘 石1，2，＊＊ 齐恩芳1，2 吕和平1，2 文国宏1，2 李 掌1，2 马 胜1，2 曲亚英1，2
草铵膦是继草甘膦之后又一性能优良的灭生性除 草剂，其在土壤中的半衰期为 3 ～ 7 d［11］，具有活性高、 毒性低、易分解、残留低和环境兼容性好等特点，可防 治对草甘膦和百草枯有抗性的顽固杂草［12］，且长期使
收稿日期： 2018-12-07 接受日期： 2019-03-23 基金项目： 甘肃省农业科学院科技创新专项（ 2017GAAS38、2016GAAS04） ，国家自然科学基金（ 31560412、31060200） ，国家现代农业产业技术体
系（ CAＲS－09－P06） ，兰州市人才创业创新项目（ 2016－ＲC－65） 作者简介： 贾小霞，女，副研究员，主要从事马铃薯种质资源创新研究。E-mail： jiaxx0601@ 163．com；
刘石，男，研究实习员，主要从事马铃薯种质资源创新研究。E-mail： 405920002@ qq．com。＊＊ 同为第一作者。 * 通讯作者： 贾小霞，女，副研究员，主要从事马铃薯种质资源创新研究。E-mail： jiaxx0601@ 163．com
（ 1 甘肃省农业科学院马铃薯研究所 / 甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室，甘肃 兰州 730070； 2 农业部西北旱作马铃薯科学观测实验站，甘肃 渭源 748201）
摘 要： 为了解草铵膦对转基因抗草铵膦马铃薯田间杂草的防效及对马铃薯和环境的安全性，本研究在 转基因抗草铵膦马铃薯苗期向田间杂草和马铃薯茎叶定向喷施有效成分分别为 0（ G0） 、847. 5（ G1） 、1 271. 25（ G2） 和1 695 g·hm－2（ G3） 的草铵膦，系统比较了药后 1、4、11 和 20 d 时马铃薯叶片丙二醛 （ MDA） 和脯氨酸（ Pro） 含量、超氧化物歧化酶（ SOD） 和过氧化氢酶（ CAT） 活性，药后 30 和 45 d 时马铃 薯植株的平均株高、茎直径、根茎叶鲜干重和杂草株数，以及成熟期马铃薯块茎营养品质、单株产量、土 壤和块茎中草铵膦残留在各处理间的差异。结果表明，药后不同时期，各处理间的马铃薯叶片 MDA 和 Pro 含量、SOD 和 CAT 活性均无显著差异。药后 30 和 45 d 时，除各草铵膦处理区的根茎叶鲜干重显著 高于清水对照外，各处理间的马铃薯株高、茎直径和成熟期块茎营养品质均无显著差异，说明试验剂量 的草铵膦对马铃薯生长发育及品质无显著影响。与清水对照相比，各剂量的草铵膦对杂草均有明显的 防除效果，且可以明显地提高马铃薯的单株产量，杂草的株、鲜重防效和成熟期马铃薯单株产量在各处 理间的差异均依次表现为 G3＞G2＞G1，但在土壤和块茎中均未检测到草铵膦残留。综上，采用有效成分 1 695 g·hm－2草铵膦可以有效防除杂草，对马铃薯安全，且在土壤和马铃薯块茎中未检出草铵膦残留。 本研究结果为草铵膦的科学使用提供了理论依据。 关键词： 草铵膦； 抗草铵膦马铃薯； 生长； 营养品质； 产量 DOI： 10. 11869 / j．issn．100－8551. 2019. 10. 2040
核 农 学 报 2019，33（ 10） ： 2040 ～ 2047 Journal of Nuclear Agricultural Sciences
草铵膦对转基因抗草铵膦马铃薯田间 杂草的防效及安全性评价
贾小霞1，2，＊＊，* 刘 石1，2，＊＊ 齐恩芳1，2 吕和平1，2 文国宏1，2 李 掌1，2 马 胜1，2 曲亚英1，2
草铵膦是继草甘膦之后又一性能优良的灭生性除 草剂，其在土壤中的半衰期为 3 ～ 7 d［11］，具有活性高、 毒性低、易分解、残留低和环境兼容性好等特点，可防 治对草甘膦和百草枯有抗性的顽固杂草［12］，且长期使
收稿日期： 2018-12-07 接受日期： 2019-03-23 基金项目： 甘肃省农业科学院科技创新专项（ 2017GAAS38、2016GAAS04） ，国家自然科学基金（ 31560412、31060200） ，国家现代农业产业技术体
系（ CAＲS－09－P06） ，兰州市人才创业创新项目（ 2016－ＲC－65） 作者简介： 贾小霞，女，副研究员，主要从事马铃薯种质资源创新研究。E-mail： jiaxx0601@ 163．com；
刘石，男，研究实习员，主要从事马铃薯种质资源创新研究。E-mail： 405920002@ qq．com。＊＊ 同为第一作者。 * 通讯作者： 贾小霞，女，副研究员，主要从事马铃薯种质资源创新研究。E-mail： jiaxx0601@ 163．com
（ 1 甘肃省农业科学院马铃薯研究所 / 甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室，甘肃 兰州 730070； 2 农业部西北旱作马铃薯科学观测实验站，甘肃 渭源 748201）
摘 要： 为了解草铵膦对转基因抗草铵膦马铃薯田间杂草的防效及对马铃薯和环境的安全性，本研究在 转基因抗草铵膦马铃薯苗期向田间杂草和马铃薯茎叶定向喷施有效成分分别为 0（ G0） 、847. 5（ G1） 、1 271. 25（ G2） 和1 695 g·hm－2（ G3） 的草铵膦，系统比较了药后 1、4、11 和 20 d 时马铃薯叶片丙二醛 （ MDA） 和脯氨酸（ Pro） 含量、超氧化物歧化酶（ SOD） 和过氧化氢酶（ CAT） 活性，药后 30 和 45 d 时马铃 薯植株的平均株高、茎直径、根茎叶鲜干重和杂草株数，以及成熟期马铃薯块茎营养品质、单株产量、土 壤和块茎中草铵膦残留在各处理间的差异。结果表明，药后不同时期，各处理间的马铃薯叶片 MDA 和 Pro 含量、SOD 和 CAT 活性均无显著差异。药后 30 和 45 d 时，除各草铵膦处理区的根茎叶鲜干重显著 高于清水对照外，各处理间的马铃薯株高、茎直径和成熟期块茎营养品质均无显著差异，说明试验剂量 的草铵膦对马铃薯生长发育及品质无显著影响。与清水对照相比，各剂量的草铵膦对杂草均有明显的 防除效果，且可以明显地提高马铃薯的单株产量，杂草的株、鲜重防效和成熟期马铃薯单株产量在各处 理间的差异均依次表现为 G3＞G2＞G1，但在土壤和块茎中均未检测到草铵膦残留。综上，采用有效成分 1 695 g·hm－2草铵膦可以有效防除杂草，对马铃薯安全，且在土壤和马铃薯块茎中未检出草铵膦残留。 本研究结果为草铵膦的科学使用提供了理论依据。 关键词： 草铵膦； 抗草铵膦马铃薯； 生长； 营养品质； 产量 DOI： 10. 11869 / j．issn．100－8551. 2019. 10. 2040
基因工程农作物抗除草剂的研究进展
基因工程农作物抗除草剂的研究进展近年来，越来越多的农作物生产商开始将基因工程技术应用于生产中，以提高生产效率，减少农药使用量，从而保护环境和人类健康。
其中，基因工程农作物抗除草剂的研究也得到了广泛的关注。
一、基因工程农作物抗除草剂的定义基因工程农作物抗除草剂，简称转基因抗除草剂作物，是通过基因工程技术将除草剂抗性基因或抗性代谢路径转移到农作物中从而使其能够对抗除草剂的能力。
二、转基因抗除草剂作物的发展趋势随着生产效率的提高和全球人口增长，农作物的种植量和面积也在不断扩大。
但是，农业生产过程中使用的化学农药会对人类健康和环境造成危害，因此减少化学农药的使用量已经成为一个世界性的农业问题。
基因工程技术可以帮助提高作物的抗除草剂能力，减少农药使用量，从而对减轻农业对环境的影响、保护人类健康起到积极的作用。
三、转基因抗除草剂作物的技术原理一种常见的抗除草剂作物是抗草甘膦作物，即添加抗草甘膦的抗性基因到植物基因组中。
草甘膦是一种常用的除草剂，可以抑制植物生长。
在抗草甘膦转基因作物中，新加入的基因使该作物不会受到草甘膦的抑制影响。
四、常见的转基因抗除草剂作物常见的转基因抗除草剂作物包括抗草甘膦的大豆、棉花、玉米、油菜和甜菜等。
这些作物均利用了抗草甘膦的抗性基因，使其能够抵御草甘膦的危害，从而提高了生产效率和质量。
五、转基因抗除草剂作物的应用前景转基因抗除草剂作物已经在全球范围内得到了广泛应用。
随着技术的进一步发展，基因工程农作物的应用前景也十分广阔。
首先，转基因抗除草剂作物可以减少农业面临的诸多环境问题和健康问题。
因为这些作物降低了对除草剂的依赖和使用量，减轻了对环境的压力和人类健康的危害。
其次，基因工程技术可以帮助提高农作物的抗性和生产力。
通过导入外源性基因可以提高作物的抗草甘膦能力，促进作物的快速生长和成熟。
第三，转基因抗除草剂作物可以实现农作物的精准种植。
通过调整基因组，为作物提供更好的生长环境和生长条件，使作物能够在不同的区域和气候条件下更为适应生长。
农业农村部办公厅关于印发除草剂防治转基因耐除草剂玉米田、大豆田杂草田间药效试验准则的通知
农业农村部办公厅关于印发除草剂防治转基因耐除草剂玉米田、大豆田杂草田间药效试验准则的通知
文章属性
•【制定机关】农业农村部
•【公布日期】2022.02.25
•【文号】农办农〔2022〕3号
•【施行日期】2022.02.25
•【效力等级】部门规范性文件
•【时效性】现行有效
•【主题分类】种植业
正文
农业农村部办公厅关于印发除草剂防治转基因耐除草剂
玉米田、
大豆田杂草田间药效试验准则的通知
农办农〔2022〕3号各省、自治区、直辖市农业农村（农牧）厅（局、委），新疆生产建设兵团农业农村局：
根据《农药管理条例》《农药登记管理办法》《农药登记试验管理办法》《农药登记资料要求》等有关规定，为规范转基因耐除草剂作物用除草剂登记试验和登记管理，保障农药的安全性和有效性，我部组织制定了《除草剂防治转基因耐除草剂玉米田杂草田间药效试验准则》和《除草剂防治转基因耐除草剂大豆田杂草田间药效试验准则》。
现印发你们，请结合当地实际，切实抓好转基因耐除草剂作物用除草剂登记试验工作，保障农业生产安全、农产品质量安全和生态环境安全。
附件：1.除草剂防治转基因耐除草剂玉米田杂草田间药效试验准则
2.除草剂防治转基因耐除草剂大豆田杂草田间药效试验准则
农业农村部办公厅2022年2月25日。
最近15年世界转基因抗除草剂作物与除草剂品种的发展
Ｓ ｈ ｏｑ ａ ，Ｔ Ｎ ｈｎ ｈｎ ，Ｚ Ｏ Ｓ ｉ ｕ Ｕ Ｓａ － ｕｎ Ｅ Ｇ Ｃ ｕ － ｏｇ ＨＡ ｈ－ ｎ ｊ
（ ｏｔｅ ｓ Ａ ｒ ｕｔｒｌ ｎ ｅ ｉ ａ ｒ ｉ Ｊ １ Ｄ ｈｎ ） Ｎ ｒ ａｔ ｇｉ ｌ ａ Ｕ ｉ ｒ ｔ Ｈ ｅ ｂｎ ｊ ，Ｃ ｉ ｈ ｃ ｕ ｖ ｓｙ Ｄ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｄ ｓ ｕ ｓ ｓ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｏ ｒ ｂｅ ｏ ｒ ｓ ｅ ｉ ｅ ｂ ｃｄ ｒ ｓｓ ｔ ｃ ｏ ｓ ａ ｄ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｓ ａ ｅ ｉｃ ｓｅ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ａ ｄ ｓ ｍｅ ｐ ｏ ｌｍｓ ｆ ｔａ ｇ ｎ ｃ ｈ ｒ ｉ ｉｅ－ ｅ ｉｔ ｒ ｐ ｎ ｎ ａ ｎ
ｈ ｒｉ ｄ ｈ ｏｌ ｄ ｒ ｇ ｔｅ ｒ ｅ ｔ ｆ ｅ ｅ ｒ． ｅ ｍ ｓ ｓｅ ｉ ｅｂｃｄ ｓａ ｄ ｈ ｒｉｉ ｓ ｐｅ ｉ ｓ ｉ ｅ ｃ ｅ ｉ ｔｅ ｗ ｒ ｕｉ ｅ ｎｌ ｆｔ ｎ ｙ ａｓ Ｔ ｏｔ ｐ ｃ ｓｏ ｈ ｒｉ ｅ ｅ ｃ ｅ ｒｍ ｘ ｎ ｂ ｉ ｎ ｄ ｎ ｈ ｃ ｙｉ ｅ ｈ ｅ ｆ ｉ ｎ ｂ ｄ ｅ
年则 扩 大 至 约 ２ ８百 万 ｈ 。美 国 是 种植 面积 最 大 ｍ 的 国家 ，其 次是 阿根 廷 与加拿 大 。在转基 因抗 除草 剂作 物 中 ，抗 草 甘膦 作 物 起 主 导作 用 。 １９ ９ ６年美 国 开 始 种 植 抗 草 甘 膦 大 豆 ．种 植 面 积 约 ０４百 万 ． ｈ ２ ９ ７年则 达 ３６百 万 ｈ ， １９ ｍ ．１ ９ ． ｍ ９ ８年 增 至 １ ． １ ３ 百 万 ｈ ｚ ０ ２年 抗草 甘膦 大豆 种植 面积 约 占美 国 ｍ ．２ ０ 大 豆 总 面 积 的 ７ ％ ，２ ０ ５ ０ ３年 则 达 ８ ％ ， 目前 有 ｌ ２ ０个 以上种 子公 司 提 供 １ ０ ０ ０个 以上抗 草 甘膦 大 ０ 豆 品 种 。阿根 廷是 种 植抗 草 甘 膦 大豆 的另一 大 国 ， ２０ ０ ０年种 植 面积 即 占大豆 总 面 积 ９ ％ ．２ ０ ０ ０ ２年 则
抗除草剂转基因植物抗除草剂原理
抗除草剂转基因植物抗除草剂原理抗除草剂是一种可以抑制杂草生长的化学物质，广泛应用于农业生产中。
然而，传统的抗除草剂使用方式存在着一些问题，比如会对环境造成污染，对作物生长产生不利影响等。
为了解决这些问题，科学家们开始研究利用转基因技术培育抗除草剂转基因植物。
抗除草剂转基因植物是通过将特定基因导入作物中，使其具备抗除草剂的功能。
这些基因一般来自于抗除草剂敏感的细菌、真菌或其他植物物种。
一旦转入植物，这些基因会被植物细胞所表达，从而使植物对抗除草剂具有抵抗能力。
这样一来，农民在使用抗除草剂时就能更加灵活，而且可以减少化学物质对环境的污染。
抗除草剂转基因植物的抗除草剂原理主要有两种：一是通过抗草酮和抗草酮酸转基因植物，二是通过抗草酮磷转基因植物。
下面我们将详细介绍这两种原理。
抗草酮和抗草酮酸转基因植物是通过导入抗草酮和抗草酮酸的基因，使植物能够对这两种抗除草剂产生抵抗力。
抗草酮和抗草酮酸是一类广谱的除草剂，对多种杂草都有很好的除草效果。
这类转基因植物通过抗草酮酸转运蛋白的表达，使草酮酸不能进入植物细胞内部，从而阻断了植物内源性草酮酸的合成途径。
同时，抗草酮的表达也能够抑制植物内源性的草酮合成酶活性，从而使植物对抗草酮和抗草酮酸的抗性显著提高。
抗草酮磷转基因植物是通过导入抗草酮磷的基因，使植物对抗草酮磷具有抵抗能力。
抗草酮磷是一种广谱的除草剂，对多种杂草都有很好的除草效果。
抗草酮磷的作用机制是通过抑制一种叫做乙酰乳酸合成酶的酶活性，从而阻断了植物内源性的乙酰乳酸的合成途径。
转基因植物通过表达抗草酮磷的基因，使其产生的抗草酮磷酶可以将抗草酮磷分解成无毒的物质，从而增强植物对抗草酮磷的耐受性。
抗除草剂转基因植物的研究和应用为农业生产带来了很多好处。
首先，抗除草剂转基因植物能够减少抗除草剂的使用量，降低了农民的经济负担。
其次，抗除草剂转基因植物不会对作物生长产生负面影响，保证了农作物的正常生长和发育。
此外，由于抗除草剂转基因植物对抗除草剂的抗性显著提高，可以更好地控制杂草的生长，提高农作物的产量和品质。
高中生物选择性必修三 第3章 第3节 基因工程的应用
第3节 基因工程的应用
学习目标
1.举例说明基因工程在农牧业、医药卫生及食品工业 的应用。 2.举例说出日常生活中的转基因产品,理性看待基因工 程给我们的生产和生活带来的影响。
一、基因工程在农牧业方面的应用 1.转基因抗虫植物 (1)方法:从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因,将其导入作物 中。 (2)成果:转基因抗虫棉花、玉米、水稻等。 (3)意义:减少化学杀虫剂的使用,降低生产成本,减少环境污染。 2.转基因抗病植物 (1)方法:将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中。 (2)成果:转基因抗病毒甜椒、番木瓜等。 (3)意义:能获得用常规育种方法很难培育出的抗病的新品种。
答案D 解析萤火虫与烟草的遗传物质都是双链DNA,这是完成基因重组的 基础,①正确;自然界的所有生物几乎都共用一套遗传密码,②正确; 萤火虫的荧光素基因导入烟草细胞使得该转基因植株通体光亮,可 见荧光素基因在该植株中成功表达,即烟草体内合成了荧光素,③ 正确;萤火虫与烟草细胞合成蛋白质的方式基本相同,都是以mRNA 为模板,在核糖体上,经氨基酸脱水缩合形成蛋白质,④正确。
探究点一
探究点二
答案C 解析重组质粒形成后需要通过农杆菌转化法等方法导入棉花的叶 肉细胞;如果抗虫基因导入棉花叶肉细胞的细胞质中,转基因棉花 的花粉中不含该基因,如果导入细胞核基因中,该转基因植株相当 于杂合子,后代会发生性状分离;抗虫棉的选择作用使具有抗性突 变的棉铃虫生存下来,经过长时间积累,棉铃虫的抗性会增强。
2.科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞并获得高水平 的表达。长成的烟草植株通体光亮,堪称自然界的奇迹。这一研究 成果表明( ) ①萤火虫与烟草的DNA结构基本相同 ②萤火虫与烟草共用一套遗传密码 ③烟草体内合成了荧光素 ④萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同 A.①③ B.②③ C.①④ D.①②③④
学习目标
1.举例说明基因工程在农牧业、医药卫生及食品工业 的应用。 2.举例说出日常生活中的转基因产品,理性看待基因工 程给我们的生产和生活带来的影响。
一、基因工程在农牧业方面的应用 1.转基因抗虫植物 (1)方法:从某些生物中分离出具有抗虫功能的基因,将其导入作物 中。 (2)成果:转基因抗虫棉花、玉米、水稻等。 (3)意义:减少化学杀虫剂的使用,降低生产成本,减少环境污染。 2.转基因抗病植物 (1)方法:将来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中。 (2)成果:转基因抗病毒甜椒、番木瓜等。 (3)意义:能获得用常规育种方法很难培育出的抗病的新品种。
答案D 解析萤火虫与烟草的遗传物质都是双链DNA,这是完成基因重组的 基础,①正确;自然界的所有生物几乎都共用一套遗传密码,②正确; 萤火虫的荧光素基因导入烟草细胞使得该转基因植株通体光亮,可 见荧光素基因在该植株中成功表达,即烟草体内合成了荧光素,③ 正确;萤火虫与烟草细胞合成蛋白质的方式基本相同,都是以mRNA 为模板,在核糖体上,经氨基酸脱水缩合形成蛋白质,④正确。
探究点一
探究点二
答案C 解析重组质粒形成后需要通过农杆菌转化法等方法导入棉花的叶 肉细胞;如果抗虫基因导入棉花叶肉细胞的细胞质中,转基因棉花 的花粉中不含该基因,如果导入细胞核基因中,该转基因植株相当 于杂合子,后代会发生性状分离;抗虫棉的选择作用使具有抗性突 变的棉铃虫生存下来,经过长时间积累,棉铃虫的抗性会增强。
2.科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞并获得高水平 的表达。长成的烟草植株通体光亮,堪称自然界的奇迹。这一研究 成果表明( ) ①萤火虫与烟草的DNA结构基本相同 ②萤火虫与烟草共用一套遗传密码 ③烟草体内合成了荧光素 ④萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同 A.①③ B.②③ C.①④ D.①②③④
抗除草剂基因在作物育种中的应用
收稿日期:2015-09-23基金项目:转基因生物新品种培育科技重大专项(2013ZX08005-001-006);国家“863”计划项目(2011AA10A102);湖北省农业科技创新中心资助项目(2007-620-001-03)作者简介:宋志红(1975-),女,河南滑县人,副研究员,硕士,主要从事棉花育种研究,(电话)027-********(电子信箱)1225493533@;通信作者,李国荣(1969-),男,湖北浠水人,研究员,主要从事棉花育种研究,(电话)027-********(电子信箱)lgr1lgr@。
1970年,人们发现欧洲千里光(Senecio vul⁃garis)对均三氮苯类除草剂具有抗性[1]。
科学家受此启发,开始了抗除草剂的作物新品种的研究。
迄今为止,人类已获得了很多抗(耐)除草剂作物,尤其是转基因抗除草剂作物,诸如抗草丁膦转基因作物、抗草甘膦(农达)转基因作物、抗磺酰脲类除草剂转基因作物、抗溴苯腈转基因作物、抗阿特拉津转基因作物、细胞色素P450及脱卤素酶转基因抗除草剂作物等近10个类别[1]。
抗除草剂作物开发最大的作用就是扩大杀草谱,使田间防除杂草变得简便易行,降低除草成本,提高经济效益。
20世纪90年代,黄大年等[2]提出了将抗除草剂特性应用于作物杂种优势利用中的设想,本研究为了挖掘抗除草剂基因在作物中的利用,对近些年抗除草剂基因在作物育种中的应用现状进行了综述。
1抗除草剂基因及作物抗除草剂作物品种主要通过转基因技术与非转基因常规育种方法创制。
1.1非转基因抗除草剂作物20世纪70年代,人们利用非转基因手段(传统育种)开始培育抗除草剂作物,并成功培育出了第一个抗均三氮苯除草剂油菜品种“OACtriton”。
传统的育种方法有自然选择、杂交法、诱变法、组织培养法等非转基因手段,迄今为止,培育出的非转基因抗除草剂作物主要包括:①抗三氮苯类:大豆、油菜;②抗稀禾啶(环己烯二酮)类:玉米、大豆;③抗咪唑啉酮类:玉米、棉花、小麦、水稻、向日葵、小扁豆;④抗磺酰脲类:大豆、亚麻、棉花、向日葵、油菜;⑤抗草铵膦类:油菜、甜菜、大豆、玉米、棉花。
草铵膦对转Bar基因马铃薯的药害及田间杂草的防治效果
草铵膦对转Bar基因马铃薯的药害及田间杂草的防治效果马胜;贾小霞;文国宏;李高峰;齐恩芳;刘石;李掌;李建武;张荣【摘要】为评价草铵膦对转Bar基因马铃薯的药害及田间杂草的防治效果,在'陇薯3号'及其转Bar基因株系苗期和现蕾期的地块,用草铵膦对所有马铃薯植株和杂草进行叶面喷施.通过观察统计,发现药后3d时,转基因株系的所有植株叶色浓绿,长势良好;未转基因植株'陇薯3号'和所有杂草的叶片表面出现枯斑并萎蔫变黄.苗期药后9d时,所有转基因植株仍然叶色浓绿,长势良好;未转基因植株'陇薯3号'和所有杂草全部干枯,完全死亡.现蕾期药后9d时,转基因植株和未转基因植株'陇薯3号'与苗期药后9d时状态一致,绝大部分杂草干枯死亡,但少数杂草仍保持绿色.苗期药后25和35 d时,未转基因植株'陇薯3号'和绝大部分杂草仍处于完全死亡状态,极少数残存杂草正常生长,但此时转基因马铃薯的长势已远远强于这些杂草,其生长基本不受残存杂草的影响.现蕾期药后25 d时,残存杂草的种类和数量较苗期增多,并且长势对马铃薯的生长造成了一定的影响.【期刊名称】《中国马铃薯》【年(卷),期】2017(031)006【总页数】6页(P353-358)【关键词】马铃薯;除草剂抗性;草铵膦;转基因【作者】马胜;贾小霞;文国宏;李高峰;齐恩芳;刘石;李掌;李建武;张荣【作者单位】甘肃省农业科学院马铃薯研究所,甘肃兰州 730070;甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室,甘肃兰州 730070;农业部西北旱作马铃薯科学观测实验站,甘肃渭源 748201;甘肃省农业科学院马铃薯研究所,甘肃兰州 730070;甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室,甘肃兰州 730070;农业部西北旱作马铃薯科学观测实验站,甘肃渭源 748201;甘肃省农业科学院马铃薯研究所,甘肃兰州 730070;甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室,甘肃兰州 730070;农业部西北旱作马铃薯科学观测实验站,甘肃渭源 748201;甘肃省农业科学院马铃薯研究所,甘肃兰州 730070;甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室,甘肃兰州 730070;农业部西北旱作马铃薯科学观测实验站,甘肃渭源 748201;甘肃省农业科学院马铃薯研究所,甘肃兰州730070;甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室,甘肃兰州 730070;农业部西北旱作马铃薯科学观测实验站,甘肃渭源 748201;甘肃省农业科学院马铃薯研究所,甘肃兰州 730070;甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室,甘肃兰州 730070;农业部西北旱作马铃薯科学观测实验站,甘肃渭源 748201;甘肃省农业科学院马铃薯研究所,甘肃兰州 730070;甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室,甘肃兰州 730070;农业部西北旱作马铃薯科学观测实验站,甘肃渭源 748201;甘肃省农业科学院马铃薯研究所,甘肃兰州 730070;甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室,甘肃兰州 730070;农业部西北旱作马铃薯科学观测实验站,甘肃渭源 748201;甘肃省农业科学院马铃薯研究所,甘肃兰州 730070;甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室,甘肃兰州730070;农业部西北旱作马铃薯科学观测实验站,甘肃渭源 748201【正文语种】中文【中图分类】S532马铃薯系宽行种植作物，生产中的除草作业主要依靠中耕及人工除草。
高中生物学选择性必修3基因工程的应用
知识点一 基因工程在农牧业方面的应用
梳理教材
新教材·生物（RJ） 选择性必修3
1．转基因抗虫植物 (1)方法：从某些生物中分离出具有____抗__虫___功__能__的__基__因______，将其导入作物中。 (2)成果：______转__基__因__抗__虫__棉___花_______、玉米、水稻等。 (3)意义：减少____化__学__杀__虫__剂_____的使用，降低生产成本，减少环境污染。 2．转基因抗病植物 (1)方法：将来源于某些病毒、真菌等的___抗__病__基__因____导入植物中。 (2)成果：转基因抗病毒甜椒、番木瓜等。 (3)意义：能获得用常规育种方法很难培育出的_________抗__病__的__新__品__种___________。
新教材·生物（RJ） 选择性必修3
解析：将抗逆性基因导入农作物体内，可用于提高农作物的抗逆能力， A 正确；我国转基因抗虫棉是转入了苏云金芽孢杆菌的抗虫基因培育出来的， B 错误；因为盐碱和干旱对农作物的危害与细胞内调节渗透压有关，所以科 学家可以调节细胞渗透压的基因，来提高作物抗盐碱、抗干旱的能力，这在 烟草等植物中已获得了比较明显的成果，C 正确；外源生长激素基因表达可 以使转基因动物生长更快，D 正确。
(4)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工 程菌。( √ )
互动探究
新教材·生物（RJ） 选择性必修3
1．(科学思维)用乳腺生物反应器或乳房生物反应器可大量生产药物，构 建这种药物基因的表达载体时，需要怎样的启动子？
提示：乳腺蛋白基因的启动子。
2．什么是干扰素？有何作用？用什么方法可大量生产干扰素？ 提示：干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白。干 扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染，它是一种抗病毒的特效药。用基因工 程的方法利用大肠杆菌及酵母菌细胞大量生产干扰素。
抗草甘膦转基因大豆的操作步骤
抗草甘膦转基因大豆的操作步骤转基因大豆可以抵抗杀草剂——草甘膦（毒滴混剂）。
草甘膦会把普通大豆植株与杂草一起杀死。
这种大豆被称为转基因大豆。
而这种转基因技术终于走出实验室和试验田，进入像玉米、大豆和棉花作物的日常耕作。
抗草甘膦转基因大豆针对草甘膦的作用机理，导入能够使植物表达更多的4252合成酶的基因，使植株对草甘膦不敏感从而能够忍受正常剂量或更高剂量的草甘膦而不被杀死。
从鼠伤寒沙门氏菌及大肠杆菌中可以直接分离出抗草甘膦的4252编码AroA，美国Monsonto公司利用该机制将该抗性基因导入大豆中成功地获得了抗草甘膦转基因大豆。
这种转基因大豆对草甘膦的忍耐能力是普通大豆的69倍，从而使大豆田中的绝大部分一年生或多年生杂草得到控制而大豆本身不受伤害。
除了抗草甘膦作物之外，还有抗草丁膦除草剂的作物，不过草丁膦与草甘膦杀灭植物的原理并不相同，而培养这两类作物所转的基因也不同。
而当前转基因大豆主要用来提炼大豆油。
抗草甘膦转基因大豆的操作步骤;（1）分离克隆基因，搞清楚基因功能。
（2）构建表达载体，也就是运输工具，即质粒或载体。
（3）遗传转化，也就是所说的转基因，利用各种方法，把备转移的质粒DNA转移到植物细胞的细胞核中，让外源DNA在细胞中复制。
本次使用的转基因方法是根癌农杆菌法。
根癌农杆菌是一种土壤农杆菌，在它的细胞中有一个环形的质粒，叫Ti 质粒，质粒上有一段可转移的DNA，叫T-DNA。
这段T-DNA 上带有编码肿瘤的基因，根癌农杆菌侵染大豆后，这段T-DNA 可以切下来，转移到大豆的细胞中，是植物中产生肿瘤。
把T-DNA 编码肿瘤的基因切除，插入所需转移的目的基因上，使大豆具有新的特性。
转入目的基因的同时，还需转入一个选择标记基因，以便后面筛选和鉴定出转化的细胞。
即获得目的基因的细胞是少数，大多数仍是非转基因的细胞，要筛选出转化的细胞，需要在转化后把非转基因细胞杀死。
本次使用的标记基因是除草剂抗性标记基因，在培养大豆细胞阶段，在培养基中加入抗草甘膦除草剂，没有转入的基因的细胞不具有抗除草剂。
抗草甘膦转基因作物的原理
抗草甘膦转基因作物的原理转基因技术是现代生物技术的一项重要应用，它通过改变生物体的基因组，使其获得新的性状或改善原有性状。
而抗草甘膦转基因作物就是其中的一种。
草甘膦是一种广谱除草剂，对多种杂草有很好的除草效果，但对许多作物也会产生毒害作用。
为了解决这一问题，科学家利用转基因技术，将抗草甘膦基因导入作物的基因组中，从而使作物对草甘膦具有耐受性。
抗草甘膦转基因作物的原理可以分为三个步骤：基因克隆、基因转化和筛选。
基因克隆是指从具有抗草甘膦性状的植物中分离出相应基因。
科学家通常会选择一些天然对草甘膦具有耐受性的植物，如野草等，通过分离和提取DNA，获得抗草甘膦基因。
接下来，基因转化是将克隆得到的抗草甘膦基因导入目标作物的基因组中。
这一步骤可以通过多种方法实现，如农杆菌介导的基因转化和基因枪法。
其中，农杆菌介导的基因转化是最常用的方法。
科学家将克隆得到的抗草甘膦基因导入农杆菌中，然后通过农杆菌感染目标作物的组织或细胞，使目标作物的基因组中插入抗草甘膦基因。
筛选是为了从转基因植物中筛选出抗草甘膦的转基因作物。
一般来说，科学家会将转基因植物培养在含草甘膦的培养基上，通过观察和筛选，找出具有抗草甘膦性状的植株。
这些植株经过进一步的繁殖和培育，就可以得到抗草甘膦转基因作物。
抗草甘膦转基因作物的原理基于基因的克隆、转化和筛选三个步骤。
通过将抗草甘膦基因导入作物的基因组中，使作物对草甘膦具有耐受性。
这种转基因作物的应用，可以在作物生长过程中使用草甘膦除草剂，从而有效地控制杂草对作物的危害，提高农作物的产量和质量。
抗草甘膦转基因作物的研发不仅对农业生产具有重要意义，也有助于减少对环境的污染。
由于转基因作物具有抗草甘膦性状，农民在田间作业时可以减少或避免使用草甘膦，从而减少了农药的使用量，降低了农业对环境的负面影响。
然而，抗草甘膦转基因作物也存在一些争议。
一方面，人们对转基因作物的安全性和对人体健康的影响存在担忧。
另一方面，转基因作物的商业化种植可能导致传统品种的流失，对农业的多样性造成影响。
新型转基因抗除草剂水稻培育
新型转基因抗除草剂水稻培育杂草危害是制约水稻生产的重要因素。
有效防治杂草不仅可以提高水稻产量,而且可以推动新型水稻生产技术发展。
草甘膦和草铵膦是目前使用得最广泛的广谱型除草剂,然而难以直接应用于水稻生产。
培育转基因抗草甘膦水稻及转基因抗草铵膦水稻可以提高化学除草效率、降低水稻生产成本,促进直播水稻生产技术发展。
缺乏具有自主知识产权的可应用于商业化生产的抗除草剂基因是制约我国转基因抗除草剂水稻发展的主要原因,挖掘可应用于农业生产的新型抗除草剂基因具有重要意义。
本课题以华中农业大学刘子铎教授课题组分离克隆的新型抗草铵膦基因RePAT、新型抗草甘膦基因aroAJsp以及新型抗草甘膦基因I.variabilis-EPSPS为研究基础,对新型抗草甘膦和抗草铵膦基因进行密码子优化和人工合成,转入粳稻品种中花11及籼稻品种明恢86,一方面验证这些基因的农业应用潜力,另一方面培育具有商品化潜力的转基因抗除草剂水稻新材料,以期为中国转基因水稻生产储备优良的品种资源。
在研究转基因抗草铵膦水稻方面,对新型抗草铵膦基因RePAT进行进行密码子优化和人工合成(命名为RePAT*),并构建到植物转化载体,利用农杆菌介导的遗传转化方法将RePAT*转入粳稻品种中花11,获得了 130个阳性转化植株。
用1000 mg/L草铵膦喷施T0代转化植株,结果显示80%的转化植株正常生长。
在To代和T2代,对转化植株进行分子检测及农艺性状考查,筛选出2个RePAT*以单拷贝整合在基因间区且农艺性状没有显著变化的转基因株系(PAT7和PAT11)。
对T4代PAT7和PAT11纯合株系进行Southern blot、Northern blot 及3’ RACE检测,结果显示RePAT*在转基因水稻中能稳定遗传及表达,但是RePAT*在PAT7中转录本异常。
同时在田间考查PAT7和PAT11对草铵膦抗性,结果显示在受到5000 g/ha 草铵膦处理时(相当于农业推荐使用剂量的10倍),PAT7和PAT11的主要农艺性状没有显著改变。
转基因植物的研究与应用
植物转基因技术及其应用摘要:综合介绍了植物转基因的主要技术与其在各个领域的主要应用；对转基因植物的安全性进行了一些讨论，并对植物转基因技术的发展前景进行了展望。
自1983 年第一株转基因植物问世以来,转基因植物的研究和应用在世界各国蓬勃开展。
所谓转基因植物就是植物细胞或组织经遗传转化后,进行组织培养长出愈伤组织,再经诱导所分化出来的完整植株。
转基因可以使优良的生物基因在不同种生物之间进行交流, 从而弥补单一生物种类中的遗传资源不足,丰富种质库。
转基因植物的研究在目前的生物技术领域中最为活跃,具有十分广泛的应用前景。
1. 植物转基因技术1.1 土壤农杆菌介导转化技术革兰氏阴性菌根瘤农杆菌是一种植物病原菌,通常只能感染双子叶植物的受伤部位。
农杆菌携带一种称为Ti 的质粒,该质粒含有一段NDA ,称T-DNA(transfer-DNA) ,它能转移并整合到植物组织中,并导致冠瘿瘤的形成。
不含有Ti 质粒的土壤农杆菌不能诱导冠瘿瘤产生。
利用Ti 质粒对植物进行遗传转化的最基本方法是将目的DNA 片段插入T-DNA 区,然后通过土壤农杆菌和Ti 质粒将其送入受体植物并整合到植物细胞的基因组内,使之得到遗传转化。
2 土壤农杆菌介导的基因转移是目前最常用的获得转基因植物的方法。
由于近几年来在载体系统和转化方法上的不断完善,土壤农杆菌介导的基因转移不仅局限于其天然寄主双子叶植物范围内,在转化水稻、玉米和小麦等单子叶植物上也取得了重大的突破。
例如,Ishida 等1996 年在玉米上获得了 5 %～30 %的转化率,Hiei 等1994年在水稻上获得了29 % 的转化率。
就目前的情况看,土壤农杆菌介导的基因转化关键在于找到合适的组织培养和再生技术。
1.2基因枪技术由于土壤农杆菌转化技术在单子叶植物上的局限性,目前,多数研究者倾向于使用基因枪技术对单子叶植物进行转化。
基因枪技术1987 年由Sanford 等人发明,是目前最有前途的植物DNA 转移系统之一。
我国转基因耐除草剂作物研发与应用
从有农耕史以来，人类不断与草害做斗争。
除草剂改变了靠人工、畜力和机械除草的状况，以其快速、高效及低成本的优势在现代农业中占据重要地位[1]。
然而，由于新作用靶标化合物发现趋难，除草剂创制进入瓶颈时期。
通过育种手段提高作物对除草剂的耐受能力，利用过去不能用在“目标”作物的除草剂选择性防治耐除草剂作物田杂草已成为除草技术的新尝试。
基因重组技术为培育耐除草剂作物提供了有效途径[2]。
采用分子生物学方法把某些生物或人工合成的耐除草剂基因导入受体植物基因组中，使受体表达耐除草剂性状，以此突破生物有性杂交限制。
由于转入耐除草剂基因，“目标”除草剂对作物的安全性提高，故可作为选择性除草剂使用且不伤害作物[3-4]。
20世纪90年代后期，北美和南美地区广泛种植耐除草剂作物从而获得较大经济效益和社会效益[4]。
我国转基因作物研究始于20世纪80年代[5]。
2008年，国家启动转基因生物新品种培育科技重大专项，将转基因技术应用于耐除草剂作物育种，研发出了具有自主知识产权的耐除草剂基因和多个转化体。
随着产业化发展能力的不断提升和国家政策的完善，不久的将来，耐除草剂作物将被纳入我国杂草治理体系。
基于此，本文在概述草害防控对耐除草剂作物需求的基础上，总结耐除草剂作物研发与试验种植成果，论述耐除草剂作物在我国的应用前景，以期为转基因耐除草剂作物的目标除草剂使用与管理提供参考。
01、我国草害防控对除草剂的需求1.1 我国农田化学除草现状与问题杂草是引起作物减产的重要农业有害生物之一。
据国外文献报道，不除草对作物的产量损失可高达100%[6]。
我国田园杂草1 400多种，其中造成危害的130余种，恶性杂草37种，区域性恶性杂草96种[7-8]。
据全国农业技术推广服务中心统计，我国农田杂草常年发生面积达14亿亩次以上，形成草害的面积为7.65亿亩次，平均减产9.7%，而实际生产中，因草害防控不利引起的作物减产远高于上述数字[6-9]。
转基因育种研究进展（精选）
作物转基因育种研究进展摘要：近年来，植物基因工程取得了辉煌的成就，而转基因技术由于其巨大的产业价值,特别是在作物品质改良、产量和抗逆性提高等方面的明显优势,一直是国际农业高新技术竞争的焦点和热点。
本文主以棉花、玉米、水稻为例就转基因育种技术在作物上的研究进展进行相关的介绍。
关键词：作物，棉花，玉米，水稻，转基因育种，研究进展植物转基因技术是指利用重组技术、细胞DNA培养技术或种质系统转化技术将目的基因导入植物基因组，并能在后代中稳定遗传，同时赋予植物新的农艺性状，如抗虫、抗病、抗逆、高产、优质等。
常规育种常常受有性杂交亲和性的制约，而利用转基因技术可以打破物种界限、克服有性杂交障碍，快速有效地创造遗传变异，培育新品种、创造新类型，大大缩短新品种育成的时间。
因此，随着现代生物技术的迅速发展，植物转基因技术也蓬勃发展［1］。
1 转基因棉花育种的研究与进展近年来，随着基因工程技术的不断发展，利用生物技术来创新棉花种质资源和培育新品种是一条非常有效的途径，极大地推动了棉花遗传育种的发展［2］。
中棉所是世界上唯一可以同时采用农杆菌介导法、花粉管通道法、基因枪轰击法快速获得转基因抗虫棉新材料的技术平台,能将植物嫁接技术成功应用于转基因棉花的快速移栽,成活率超过90%。
未来3~5年,中棉所将挖掘、整合与优化抗病、抗除草剂等基因10个,筛选高产因子、高品质纤维等基因或分子标记150个,创造转基因棉花育种新材料100份以上,培育重大新品种(组合)3~5个。
1.1转抗虫基因1991年成功将外源Bt基因导人棉株中，1992年人工合成了全长1824bp的CrylAb和CrylAc融合的GFMCry1A基因，并于1993年采用农杆菌介导法和外源基因胚珠直接注射法成功导入晋棉7号、中棉12、泗棉3号等主栽品种，获得了高抗棉铃虫的转基因棉花株系；包含CryIAc和AP基因双价抗虫基因载体，通过农杆菌介导转化冀合321胚性愈伤组织，经6代筛选后培育出抗棉铃虫90%的纯合品系，且农艺性状均优于对照。
转基因技术及其在植物育种中的应用
转基因技术及其在植物育种中的应用一、概述从70年代重组DNA技术创建，到1983年第一株转基因烟草获得以来，国际上对转基因作物就存在着截然不同的观点：接受？抵制？随着技术日趋成熟，转基因作物由实验室进人大田中试，不少作物已向商品化发展。
与此同时，转基因作物的生态风险，可能带来的环境问题、转基因产品作为食品对人体健康问题、产品贴标签问题、运输问题、国际贸易问题、知识产权问题等已引起世界性的所谓“生物安全”的论战。
转基因技术实际上已由学术观点分歧，发展到知识产权问题、环境问题、经济问题甚至政治问题二、什么是转基因技术转基因技术是将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，这一技术称之为转基因技术（Transgene technology）。
又名"遗传工程"、"基因工程"、"遗传转化"。
三、几种常用的植物转基因方法遗传转化的方法按其是否需要通过组织培养、再生植株可分成两大类，第一类需要通过组织培养再生植株，常用的方法有农杆菌介导转化法、基因枪法；另一类方法不需要通过组织培养，目前比较成熟的主要有花粉管通道法，花粉管通道法是中国科学家提出的。
1．农杆菌介导转化法农杆菌是普遍存在于土壤中的一种革兰氏阴性细菌，它能在自然条件下趋化性地感染大多数双子叶植物的受伤部位，并诱导产生冠瘿瘤或发状根。
根癌农杆菌和发根农杆菌中细胞中分别含有Ti质粒和Ri质粒，其上有一段T-DNA，农杆菌通过侵染植物伤口进入细胞后，可将T-DNA插入到植物基因组中。
因此，农杆菌是一种天然的植物遗传转化体系。
人们将目的基因插入到经过改造的T-DNA区，借助农杆菌的感染实现外源基因向植物细胞的转移与整合，然后通过细胞和组织培养技术，再生出转基因植株。
农杆菌介导法起初只被用于双子叶植物中，自从技术瓶颈被打破之后，农杆菌介导转化在单子叶植物中也得到了广泛应用，其中水稻已经被当作模式植物进行研究。
《转cry1Ab和epsps基因抗虫耐除草剂玉米分子特征分析及检测方法研究》
《转cry1Ab和epsps基因抗虫耐除草剂玉米分子特征分析及检测方法研究》一、引言随着现代农业技术的快速发展，转基因作物因其抗虫、耐除草剂等特性，在农业生产中得到了广泛应用。
其中，转cry1Ab和epsps基因的抗虫耐除草剂玉米因其独特的遗传改良特性，在提高农作物产量、减少农药使用等方面具有显著优势。
本文旨在深入分析转cry1Ab和epsps基因抗虫耐除草剂玉米的分子特征，并探讨其有效的检测方法。
二、转cry1Ab和epsps基因抗虫耐除草剂玉米的分子特征1. 基因结构与功能转cry1Ab基因是一种来自苏云金芽孢杆菌的Bt蛋白基因，具有抗虫特性。
该基因编码的蛋白可破坏昆虫肠道细胞膜，导致昆虫死亡。
而epsps基因则是一种来自草甘膦的抗性基因，使玉米对草甘膦类除草剂具有耐受性。
2. 分子机制转cry1Ab基因的表达使玉米产生Bt蛋白，对害虫产生抗性。
而epsps基因的导入则使得玉米体内的芳香类氨基酸合成受阻，进而使其对草甘膦类除草剂具有耐受力。
这种改良的玉米可以抵御因农药引起的自然界的杀灭，从而实现减少化学农药使用的目的。
三、检测方法研究1. DNA检测通过对玉米样品进行PCR技术扩增和基因序列测定，可以检测出转cry1Ab和epsps基因的存在。
该方法具有较高的准确性和灵敏度，适用于大规模的样品检测。
2. 蛋白质检测利用特异性抗体对Bt蛋白进行检测，是判断转基因玉米中是否含有转cry1Ab基因的重要手段。
该检测方法简便快速，且特异性高，能够准确反映转基因玉米中目标蛋白的表达情况。
3. 草甘膦抗性检测通过观察玉米在草甘膦处理后的生长情况，可以判断其是否含有epsps基因并具有草甘膦抗性。
该方法虽然操作简便，但需在田间进行实验，因此需要更多的时间和资源。
四、结论本文对转cry1Ab和epsps基因抗虫耐除草剂玉米的分子特征进行了深入分析，并探讨了其有效的检测方法。
这些研究成果对于评估转基因玉米的安全性、推动其在农业生产中的应用具有重要意义。
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表 2 北美洲抗草甘膦作物种植面积 (Shaner D. L . ,2000)
1998
1999
2000
2001
2002
2005
作物
公顷 占种植 公顷 占种植 公顷 占种植 公顷 占种植 公顷 占种植 公顷 占种植 ×106 总面积 ( %) ×106 总面积 ( %) ×106 总面积 ( %) ×106 总面积 ( %) ×106 总面积 ( %) ×106 总面积 ( %)
大 ,已经并将继续对除草剂开发与使用产生显著影 响 ,主要表现在 : (1) 使用的除草剂品种逐步减少 ,除 草剂总用量下降 ; (2) 新品种开发难度加大 ; (3) 品种 开发与生物技术公司及遗传公司的联系日益密切 。
在抗性作物推广中 ,抗草甘膦作物占重要地位 , 因而草甘膦成为大豆 、玉米 、棉花与油菜田主要除草 剂品种 (表 2) 。随着其种植面积迅速扩大 ,美国大
摆脱了单纯利用自然界生物体固有遗传性状而进入 (表 1) ,其中以孟山都公司的抗草甘膦作物及艾格
自由构建所希望的遗传性状的新时代 ,其中外源基 福公司的抗草铵膦作物最为突出 。
因导入植物中的表达 ,为作物提供了增产 、优质及植
通过数百项田间试验后 ,1996 年全球第一次大
物保护新措施 ,已经并将继续对作物育种 、植物保护 面积种植转基因抗除草剂作物 2. 8 百万公顷 ,其后
抗性基因通过花粉与种子进行传播释放是人们 关心的一大问题 。影响基因流的因素包括授粉繁殖 与种子传播方式 、遗传稳定性 、适应性与杂种繁殖 力 、开花期的重叠以及群落大小与距离 。在大多数 转基因作物中 ,60 %以上是异花授粉或混合授粉 ,其 中 ,昆虫授粉占很大比例 ,如胡萝卜 、棉花 、黄瓜 、甜 瓜 、辣椒 、油菜 、南瓜 、向日葵 、烟草 、西瓜等 ,其中油 菜是一种基因转入相关杂草最普遍的作物 ,花粉传 播距离达 360 米 ,蜜蜂可将花粉传至数公里外 ,转基
向日葵
亚麻 甘蔗 高粱 豇豆 菠菜 胡萝卜 花椰菜 苜蓿
白车轴草 羽扇豆 草地旱熟禾 匍茎剪股颖 野牛草 杨树
Roundup Ready Sunflower BXN - Sunflower
Liberty Link Sugarcane Liberty Link Sorghum
Roundup Ready Spinach Liberty Link Carrot Liberty Link Cauliflower Roundup Ready Alfalfa Liberty Link Alfalfa
Roundup Ready Sugarbeet , Hillesh g Liberty Link Sugarbeet CRI - B IMI - Sugarbeet
抗除草剂类型及品种 咪唑啉酮 草甘膦 草铵膦 稀禾定 磺酰脲 草甘膦 草铵膦 莠去津 草甘膦 草铵膦 咪唑啉酮 溴苯腈 草甘膦 草铵膦 磺酰脲 溴苯腈
表 1 创制成功的抗除草剂作物
抗性作物 玉米
大豆
双低油菜 棉花
甜菜
抗性品种或商品名 IR , IT Roundup Ready Corn Liberty Link Corn SR Corn ,Poast Protected Corn STS Roundup Ready Soybean Liberty link Sobean Triton Roundup Ready Canola (Quest) Liberty Link Canola ( Innovator) , Clearfield Canola IMI - Canola ,Smart (45A > 1) BXN - Canola GTCot ,Roundup Ready Cotton Liberty Link Cotton (Coker312) 19 - 51a Cotton BXN - Cotton
豆田 AL S 抑制剂从 1993 年使用面积 86 %下降至 1998 年 43 % ;同时 ,二硝基苯胺 、ACCase 抑制剂与 Protox 抑制剂也显著下降 ,这将导致今后数年美国 大豆除草剂销售总量减少 20 %～25 % ( Shaner D. L . ,2000) 。
加拿大由于抗性油菜的推广 ,使除草剂用量减 少 50 % ,油菜平均增产 9 % ,种子等级从 63 %提高 至 85 % ,每公顷收益 50 美元 。1999 与 2000 年农民 少用除草剂 6000 吨 ,占除草剂销售值 40 % ,2000 年
大豆 11. 0
40
13. 8
48
16. 2
57
17. 4
61
18. 2
65
18. 6
66
棉花 1. 6
32
1. 6
32
1. 6
40
2. 4
47
2. 4
49
2. 8
50
玉米 0. 4
1. 5
1. 2
4
2. 4
8
4. 0
12
4. 9
15
6. 5
20
油菜 1. 6
30
1. 6
30
2. 0
35
2. 4
42
花生 番茄
马铃薯
小麦
Roundup Ready Groundnup Roundup Ready Tomato Liberty Link Tomato
Roundup Ready Potato Liberty Link Potato
Roundup Ready wheat Liberty Link Wheat IMI - Wheat
以及农药科学带来革命性的变革 。
持续扩大 , 1997 年增加近 10 倍 , 达 11 百万公顷 ,
1 转基因抗除草剂作物的推广与市场 80 年代中期 ,转基因抗除草剂技术引入植物保
护领域后 ,由于其具有诸多优点而迅速发展 。1986 ～1994 年全球进行的 1500 项以上遗传工程田间试 验中 ,转基因抗除草剂项目占 40 %以上 ,涉及 15 个 国家及大豆 、玉米 、小麦 、棉花 、油菜 、亚麻 、甜菜 、水
Roundup Ready L upin Roundup Ready Bluegrass Roundup Ready Creeping Bentgrass Roundup Ready Buffalograss Roundup Ready Poplar Liberty Link Poplar
2 转基因抗除草剂作物推广与除草剂开发及使用 随着全球转基因抗除草剂作物种植面积迅速扩
农药 第 41 卷 第 7 期 (2002)
3
专题与综述 转基因抗除草剂作物与除草剂开发及使用
苏少泉
(东北农业大学 ,哈尔滨 150030)
摘 要 论述了转基因抗除草剂作物的发展现况 、风险及对除草剂开发与使用的影响 。 关键词 转基因抗除草剂作物 基因释放 食品安全
作为现代生物技术重要领域的基因工程使人们 稻等作物 ,创制成功一系列抗性品种并大面积推广
1998 年则跃升至 27. 8 百万公顷 ,2000 年为 44. 2 百 万公顷 。随着种植面积迅速扩大 ,以抗除草剂作物 为主的转基因作物市场销售额不断增加 ,1998 年 12 ～15 亿美元 ,1995 年 16 亿美元 ,1999 年 21～23 亿 美元 ,2000 年 30 亿美元 ,2005 年预计 80 亿美元 , 2010 年将达 250 亿美元 (J ames C. ,2000) 。
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
农药 第 41 卷 第 7 期 (2002)
5
减少 耕 作 耗 油 31 百 万 升 ( Devine M. D & J . L . 成本 。抗性作物的种植不仅显著改变除草剂品种的 But h ,2001) 。所有这些均与抗除草剂作物的优越性 销售市场及使用 ,使品种趋向单一化 ,而且也影响新 密不可分 ( Glick H. L . 2001) : 1) ,除草效果好 ,除草 品开发 ,因为开发一个新品种费用高达 80～100 百 时期短 ,花费时间少 ,通常 1 或 2 次处理便解决问 万美元 ,这远远高于开发抗性作物的费用 ,同时随着 题 ;2) 用便宜的除草剂取代昂贵的除草剂 ,1 次处理 一个广谱除草剂品种问世 ,随之而来的是开发公司 代替多次处理 ;3) 避免使用长残留性除草剂 ,解决了 将创制相应的抗性作物 ,以扩大其销售 ,如罗纳勃朗 对后茬作 物 的 安 全 性 ; 4) 解 决 了 对 三 氮 苯 , AL S , 克公 司 开 发 成 功 用 于 玉 米 与 甘 蔗 田 的 异 恶 唑 酮 ACCase 抗性杂草及麦田禾本科杂草的多抗性 ;5) 解 (isoxaflutole) 后 ,随即创制大豆等其它抗性作物 ,这 决一些特殊杂草的防治问题 ,如麦田雀麦 ,寄生性杂 说明 ,一方面新品种开发的难度加大 ,市场空间缩 草以及稻田的赤稻 、野生稻 、匍茎剪股颖 、稻李氏禾 小 ,另一方面品种的竞争也涉及抗性基因转移的竞 等 ;6) 促进少耕与免耕 ,有利于水土保持 ,降低生产 争 。
2. 4
43
2. 4
45
3 转基因抗除草剂作物的风险 在转基因抗除草剂作物迅速发展的同时 ,其所
存在的潜在风险引起人们的极大关注 ,并产生激烈 争论 。 3. 1 转基因作物成为杂草
转基因作物变成杂草因种 、管理水平及收获时 落粒情况而定 。油菜种子在土壤中存活多年 ,自生 严重 。由于落粒形成杂草型 ;在加拿大抗草甘膦 、草 铵膦及咪唑啉酮玉米已成为次年大豆田杂草 ,每米2 达 0. 1 株 ;近年来 ,在美国中北部地区 ,向日葵 、玉米 等抗性作物机械收割落粒已成为后作大豆 、小麦田 严重杂草 。在欧洲 ,人们关心的是自生作物问题 ,例 如马铃薯在英国是个麻烦问题 ,通常用草甘膦防治 , 但如果种植抗草甘膦马铃薯就难以防治了 。 3. 2 抗性基因的释放与污染
1998
1999
2000
2001
2002
2005
作物
公顷 占种植 公顷 占种植 公顷 占种植 公顷 占种植 公顷 占种植 公顷 占种植 ×106 总面积 ( %) ×106 总面积 ( %) ×106 总面积 ( %) ×106 总面积 ( %) ×106 总面积 ( %) ×106 总面积 ( %)
大 ,已经并将继续对除草剂开发与使用产生显著影 响 ,主要表现在 : (1) 使用的除草剂品种逐步减少 ,除 草剂总用量下降 ; (2) 新品种开发难度加大 ; (3) 品种 开发与生物技术公司及遗传公司的联系日益密切 。
在抗性作物推广中 ,抗草甘膦作物占重要地位 , 因而草甘膦成为大豆 、玉米 、棉花与油菜田主要除草 剂品种 (表 2) 。随着其种植面积迅速扩大 ,美国大
摆脱了单纯利用自然界生物体固有遗传性状而进入 (表 1) ,其中以孟山都公司的抗草甘膦作物及艾格
自由构建所希望的遗传性状的新时代 ,其中外源基 福公司的抗草铵膦作物最为突出 。
因导入植物中的表达 ,为作物提供了增产 、优质及植
通过数百项田间试验后 ,1996 年全球第一次大
物保护新措施 ,已经并将继续对作物育种 、植物保护 面积种植转基因抗除草剂作物 2. 8 百万公顷 ,其后
抗性基因通过花粉与种子进行传播释放是人们 关心的一大问题 。影响基因流的因素包括授粉繁殖 与种子传播方式 、遗传稳定性 、适应性与杂种繁殖 力 、开花期的重叠以及群落大小与距离 。在大多数 转基因作物中 ,60 %以上是异花授粉或混合授粉 ,其 中 ,昆虫授粉占很大比例 ,如胡萝卜 、棉花 、黄瓜 、甜 瓜 、辣椒 、油菜 、南瓜 、向日葵 、烟草 、西瓜等 ,其中油 菜是一种基因转入相关杂草最普遍的作物 ,花粉传 播距离达 360 米 ,蜜蜂可将花粉传至数公里外 ,转基
向日葵
亚麻 甘蔗 高粱 豇豆 菠菜 胡萝卜 花椰菜 苜蓿
白车轴草 羽扇豆 草地旱熟禾 匍茎剪股颖 野牛草 杨树
Roundup Ready Sunflower BXN - Sunflower
Liberty Link Sugarcane Liberty Link Sorghum
Roundup Ready Spinach Liberty Link Carrot Liberty Link Cauliflower Roundup Ready Alfalfa Liberty Link Alfalfa
Roundup Ready Sugarbeet , Hillesh g Liberty Link Sugarbeet CRI - B IMI - Sugarbeet
抗除草剂类型及品种 咪唑啉酮 草甘膦 草铵膦 稀禾定 磺酰脲 草甘膦 草铵膦 莠去津 草甘膦 草铵膦 咪唑啉酮 溴苯腈 草甘膦 草铵膦 磺酰脲 溴苯腈
表 1 创制成功的抗除草剂作物
抗性作物 玉米
大豆
双低油菜 棉花
甜菜
抗性品种或商品名 IR , IT Roundup Ready Corn Liberty Link Corn SR Corn ,Poast Protected Corn STS Roundup Ready Soybean Liberty link Sobean Triton Roundup Ready Canola (Quest) Liberty Link Canola ( Innovator) , Clearfield Canola IMI - Canola ,Smart (45A > 1) BXN - Canola GTCot ,Roundup Ready Cotton Liberty Link Cotton (Coker312) 19 - 51a Cotton BXN - Cotton
豆田 AL S 抑制剂从 1993 年使用面积 86 %下降至 1998 年 43 % ;同时 ,二硝基苯胺 、ACCase 抑制剂与 Protox 抑制剂也显著下降 ,这将导致今后数年美国 大豆除草剂销售总量减少 20 %～25 % ( Shaner D. L . ,2000) 。
加拿大由于抗性油菜的推广 ,使除草剂用量减 少 50 % ,油菜平均增产 9 % ,种子等级从 63 %提高 至 85 % ,每公顷收益 50 美元 。1999 与 2000 年农民 少用除草剂 6000 吨 ,占除草剂销售值 40 % ,2000 年
大豆 11. 0
40
13. 8
48
16. 2
57
17. 4
61
18. 2
65
18. 6
66
棉花 1. 6
32
1. 6
32
1. 6
40
2. 4
47
2. 4
49
2. 8
50
玉米 0. 4
1. 5
1. 2
4
2. 4
8
4. 0
12
4. 9
15
6. 5
20
油菜 1. 6
30
1. 6
30
2. 0
35
2. 4
42
花生 番茄
马铃薯
小麦
Roundup Ready Groundnup Roundup Ready Tomato Liberty Link Tomato
Roundup Ready Potato Liberty Link Potato
Roundup Ready wheat Liberty Link Wheat IMI - Wheat
以及农药科学带来革命性的变革 。
持续扩大 , 1997 年增加近 10 倍 , 达 11 百万公顷 ,
1 转基因抗除草剂作物的推广与市场 80 年代中期 ,转基因抗除草剂技术引入植物保
护领域后 ,由于其具有诸多优点而迅速发展 。1986 ～1994 年全球进行的 1500 项以上遗传工程田间试 验中 ,转基因抗除草剂项目占 40 %以上 ,涉及 15 个 国家及大豆 、玉米 、小麦 、棉花 、油菜 、亚麻 、甜菜 、水
Roundup Ready L upin Roundup Ready Bluegrass Roundup Ready Creeping Bentgrass Roundup Ready Buffalograss Roundup Ready Poplar Liberty Link Poplar
2 转基因抗除草剂作物推广与除草剂开发及使用 随着全球转基因抗除草剂作物种植面积迅速扩
农药 第 41 卷 第 7 期 (2002)
3
专题与综述 转基因抗除草剂作物与除草剂开发及使用
苏少泉
(东北农业大学 ,哈尔滨 150030)
摘 要 论述了转基因抗除草剂作物的发展现况 、风险及对除草剂开发与使用的影响 。 关键词 转基因抗除草剂作物 基因释放 食品安全
作为现代生物技术重要领域的基因工程使人们 稻等作物 ,创制成功一系列抗性品种并大面积推广
1998 年则跃升至 27. 8 百万公顷 ,2000 年为 44. 2 百 万公顷 。随着种植面积迅速扩大 ,以抗除草剂作物 为主的转基因作物市场销售额不断增加 ,1998 年 12 ～15 亿美元 ,1995 年 16 亿美元 ,1999 年 21～23 亿 美元 ,2000 年 30 亿美元 ,2005 年预计 80 亿美元 , 2010 年将达 250 亿美元 (J ames C. ,2000) 。
© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
农药 第 41 卷 第 7 期 (2002)
5
减少 耕 作 耗 油 31 百 万 升 ( Devine M. D & J . L . 成本 。抗性作物的种植不仅显著改变除草剂品种的 But h ,2001) 。所有这些均与抗除草剂作物的优越性 销售市场及使用 ,使品种趋向单一化 ,而且也影响新 密不可分 ( Glick H. L . 2001) : 1) ,除草效果好 ,除草 品开发 ,因为开发一个新品种费用高达 80～100 百 时期短 ,花费时间少 ,通常 1 或 2 次处理便解决问 万美元 ,这远远高于开发抗性作物的费用 ,同时随着 题 ;2) 用便宜的除草剂取代昂贵的除草剂 ,1 次处理 一个广谱除草剂品种问世 ,随之而来的是开发公司 代替多次处理 ;3) 避免使用长残留性除草剂 ,解决了 将创制相应的抗性作物 ,以扩大其销售 ,如罗纳勃朗 对后茬作 物 的 安 全 性 ; 4) 解 决 了 对 三 氮 苯 , AL S , 克公 司 开 发 成 功 用 于 玉 米 与 甘 蔗 田 的 异 恶 唑 酮 ACCase 抗性杂草及麦田禾本科杂草的多抗性 ;5) 解 (isoxaflutole) 后 ,随即创制大豆等其它抗性作物 ,这 决一些特殊杂草的防治问题 ,如麦田雀麦 ,寄生性杂 说明 ,一方面新品种开发的难度加大 ,市场空间缩 草以及稻田的赤稻 、野生稻 、匍茎剪股颖 、稻李氏禾 小 ,另一方面品种的竞争也涉及抗性基因转移的竞 等 ;6) 促进少耕与免耕 ,有利于水土保持 ,降低生产 争 。
2. 4
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2. 4
45
3 转基因抗除草剂作物的风险 在转基因抗除草剂作物迅速发展的同时 ,其所
存在的潜在风险引起人们的极大关注 ,并产生激烈 争论 。 3. 1 转基因作物成为杂草
转基因作物变成杂草因种 、管理水平及收获时 落粒情况而定 。油菜种子在土壤中存活多年 ,自生 严重 。由于落粒形成杂草型 ;在加拿大抗草甘膦 、草 铵膦及咪唑啉酮玉米已成为次年大豆田杂草 ,每米2 达 0. 1 株 ;近年来 ,在美国中北部地区 ,向日葵 、玉米 等抗性作物机械收割落粒已成为后作大豆 、小麦田 严重杂草 。在欧洲 ,人们关心的是自生作物问题 ,例 如马铃薯在英国是个麻烦问题 ,通常用草甘膦防治 , 但如果种植抗草甘膦马铃薯就难以防治了 。 3. 2 抗性基因的释放与污染