转Bt基因抗虫棉生产的经济效益分析

转Bt基因抗虫棉生产的经济效益分析

摘要：转Bt基因抗虫棉是现代生物技术在我国农业领域广泛应用的典型，近几年有较迅猛的发展，并日益成为农业经济研究的热点。本文以实证的研究方法，对转Bt基因抗虫棉和作为对照的常规棉品种进行了经济效益的分析，得出转Bt基因抗虫棉在减少农药施用、降低生产成本、减轻棉农劳动用工以及增加农民收入等方面都起到显著的作用。

关键词：生物技术；Bt抗虫棉；经济效益

一、研究背景

生物技术是70年代新崛起的一门横跨微生物、遗传、生化、免疫、发酵技术等的边缘学科，融合现代新技术，并通过技术手段利用生物质或生物过程，生产有用物的一门综合性科学体系。国内外科学家纷纷预言，现代生物工程比原子能、电子计算机更加重要，是21世纪发展最迅速的高新朝阳产业和支柱产业，它的发展水平标志着一个国家科学技术水平，是现代高科技的核心技术。

农业是生物技术应用最广阔的领域之一，随着分子生物学，分子遗传学等学科的发展，基因工程正在与常规技术以及其它新兴学科相联结，当前，基因工程在国际上已成为生物技术的前沿学科。在农业中应用现代生物技术可以培育出优质、高产、抗病虫、抗逆的农作物，以及畜禽、林木、鱼类等新品种；可以进行再生能源的利用，解决能源短缺问题；可以扩大食物、饲料、药品来源，满足人类日益增长的需要；可以进行无废物的良性循环，减少环境污染，充分利用各种资源；也可以利用快速繁殖动植物的方法，提高农业生产效率。在农业中，转基因植物的研究开发最

为突出，1983年转基因植物问世，1994年耐储藏番茄最先获准上市，1996～1999年全世界转基因作物生产面积由170万公顷增加到3990万公顷（张敏恒，2000），四年间增长了23倍。预计到2000年，农业生物技术产品的销售额将增长到110～150亿美元，占传统农产品市场的10％～15％。在转基因植物领域，我国已批准转基因抗虫棉、转基因耐储藏番茄等6件转基因植物商品化，其中5件是我国自主开发的，现在已成为全球转基因作物推广面积最大的国家之一（科技部生物技术产业发展战略研究组，2000）。

生物病虫害，尤其是棉铃虫等鳞翅目害虫啃蛀棉杆，蚕食棉叶，钻蛀棉桃，对棉花危害极大，1991~1994年在北方棉区和长江流域棉区每年造成高达60亿元以上的经济损失(贾士荣，1996)，多年来依靠甚至无节制的滥用化学杀虫剂已经造成了一系列的负面效应，生态环境遭到威胁，害虫抗药性连年激增，人畜中毒现象频繁发生，这些都使我国植棉业产量大幅度下降，并严重影响到纺织业及出口创汇的稳定发展。自从美国的艾格瑞斯特（Agracetus）公司首次成功获得带有外源标记基因的基因工程棉花以后，分子水平的棉花育种就快速发展起来，利用现代基因工程技术在棉株中导入抗虫性毒素而选育成的抗虫棉，因其所具有抗虫性的遗传稳定性和连续性，被认为是害虫管理最经济、最有效的防治方法。转基因棉花是生物技术在农业上应用的典型，美国孟山都（Monsanto）公司、中国农科院生物技术研究所和棉花所等分别成功研制出转苏云金芽孢杆菌（Bacillusthuringiensis,简称Bt）毒素基因棉保铃新棉33B、GK系列和中棉系列，在中国获得农业部门的基因安全性检验后以商业运作的模式在生产领域得到迅速推广，在科学研究领域亦突破常规育种所难以超越的目的性转移目标形状低成功率等难题，得到政府、科学研究人员及广大植棉户的关注和期待。[kycipp1]

美国在生产上应用抗虫棉最早的国家，1999年，美国孟山都公司的33B棉在中国的主栽省——河北的植棉面积已达10万公顷左右。国内在转Bt抗虫棉方面的研究也已达到世界先进水平（贾士荣，2000），1996年中国农科院生物技术研究所的郭三堆等科研人员，在国际上首次构建成了双价杀虫基因：GFMCry1A和CPTI，并将抗虫基因分别导入我国一些主栽品种和一些新品系，筛选、培育出适合当地种植的高抗性的棉花品种（郭恒敏，1998），截止1999年底，双价棉已在河北、安徽、山东、山西等地进入大面积商品化生产和推广。

本文试图通过实证分析相关抗虫棉品种和常规棉品种的差别，阐明并具体评价转Bt 基因棉品种的经济效益，分析农户采用Bt抗虫棉与非抗虫棉生产的成本和收益差异，以该项技术采用之后对农民收入所产生的影响。本文是农业政策研究中心“生物技术政策研究项目”系列论文之一。本文分为四个部分，第二部分对样本选择和样本情况做简要的描述。第三部分分析Bt与非Bt的抗虫棉生产成本和效益的差异。最后部分对本项研究做总结并提出一些政策意见。

二、调查样本和品种概况

（一）样本选择对地点选择和农户选择有明确的目的性，主要标准是能够明确区别在相似的生产条件情况下，Bt基因抗虫棉与作为对照的常规棉种植情况。在我国棉区分布中，以黄淮海棉区的棉花播种面积为最大，其中又以冀鲁豫棉区最大，曾占全国棉花总产的50%左右，是我国棉区种植比较集中且占经济作物比重较高的植棉大区。河北和山东是传统的植棉大省，也是棉铃虫爆发的重灾区，在这两个省，转基因抗虫棉33B和GK系列种植较集中，面积比较大，并且河北是中国最早被允许进行

转基因棉花品种商业化运作和种植的地区。

表1.棉花种植情况

平均

辛集市

深州市

陵县

夏津县

梁山县

户均耕地面积(公顷)

0.78

1.17

0.83

0.61

0.74

0.59

户均棉花种植面积(公顷)

0.42

0.47

0.44

0.25

0.50

0.42

棉花占农作物面积比例(%) 39

26

39

26

51

48

户均人口（人）

4.0

1.74

1.36

3.89

1.88

2.25

人均收入（元／人）

2086

2446

1644

1951

1877

2322

人均耕地面积（亩／人）0.2

0.33

0.2

0.16

0.19

0.14

资料来源：数据来自作者1999年对河北省和山东省5个县市282户农户的调查

作为以上原因的实施，本研究对河北省和山东省等地的10个自然村的282户植棉农户，采取随机抽样的方式，调查了他们的棉花种植情况。见表1，调查样本均为植棉大区，棉花种植面积占农作物总面积的比例达到了40％，农户的种植规模（每户为0.4公顷）大于全国平均水平。棉农以种植业作为其收入的主要来源，农民全年人均收入为2086元左右，农民家庭生活并不富裕。有的地方如辛集农民收入和耕地面积较大，但棉花面积较小。棉花近几年的产量和收入波动较大，比较利益下降，农民植棉的积极性受挫，也是棉花收入和面积减少的原因。深州和夏津的棉花面积较大，但农民收入却较低，也说明了目前棉花种植情况。

（二）品种概述本文以常规棉中比例较大的9418品种作为对照重点说明，在我们的调查点，其样本数占调查总数的10%。9418品种是中国农科院棉花研究所最近几年培育出的春棉品种，其特点是早熟、丰产、优质，高逆抗性，适应性广高抗枯萎兼抗黄萎病，是春棉的主打品种。转Bt基因棉选取了在河北有广泛种植面积的33B、SGK321和在山东有代表性的GK-12，它们所占比例分别为64%，14%和28%。33B于1995年引入河北省，经过点区示范其主要特点是抗虫性强，据称整个棉花生育期基本不打药，在干旱贫瘠含盐量较高的土壤上，生长健壮，易成早衰，适应冀中南区

域种植。SGK321在1999年在河北推广，是将毒素基因构建、导入主栽品种石远321中，是我国育成的第一个双价转基因棉，属于抗虫棉的第二代产品，是唯一的通过农业部安全检测的双基因生产的品系，其特点是适合于直播、地膜覆盖、间作套种等多种种植形式，具有较强的分枝优势和较大的单株增产潜力，花朵大，毒蛋白基因表达性好，早熟不早衰，适合在黄河流域种植，种植密度比33B每亩可减少55株左右。GK-12将抗虫的Bt基因加强为高抗虫的Bt基因后导入陆地棉泗棉三号中，多年选育而成，其特点是抗虫性特强，抗旱、耐涝、中需肥，生育后期缺钾，易感红叶茎枯病，适宜春播或套种。

三、经济效益分析

（一）棉花生产的成本分析

抗虫棉和对照品种成本情况如表2所示。可以看出抗虫棉品种的总成本低于常规棉品种的总成本，这主要表现在农药和用工的成本，后者比前者高得多，说明了它具有的省药、省工的优越性。常规棉9418生产成本略高于其它常规棉品种的平均水平，它比Bt抗虫棉每公顷成本高3225元（或高29％），比非Bt的抗虫棉的每公顷成本高726元（或高6％）。三种Bt抗虫棉成本费用基本接近。

表2.每公顷棉花生产分品种成本分析

33B

SGK321

GK-12

其它品种的Bt抗虫棉

非Bt的抗虫棉

常规棉

9418

常规棉平均

总成本(元/公顷）10701

10311

10466

8929

13163

14288

13327

1.农药

数量(公斤/公顷）10.5

4.4

15.0

20.7

11.6

84.4

74.1

成本(元/公顷）

337

355

258

1997

1799

2.种子

数量(公斤/公顷) 29

16

48

49

32

102

98

成本(元/公顷) 547

571

359

517

608

3.用工

天数(工日）529

371

496

432

561

641

598

其中农药用工23

19

33

28

29

141

成本(元/公顷) 5433

3698

5391

4424

6169

6912

6418

农药用工成本

64

51

103

70

84

515

423

4.化肥(折纯量）数量(公斤/公顷)

2134

1089

926

756

1023

1079

成本(元/公顷)

1272

1628

1170

1032

1100

1406

1368

5.其它成本(元/公顷) 4476

5911

4379

3549

5028

5074

4784

注：以上数据是作者在河北、山东5个县市382个品种的抗虫棉调查。其它品种的Bt抗虫棉指其它的转Bt基因抗虫棉品种，如GK-12，海2等，非Bt的抗虫棉指非转Bt基因抗虫棉品种，以下同。

1.农药费用成本差异

抗虫棉品种比常规品种的最大优势在于其节药效用，从表2中可以看出抗虫棉用药量和施药成本远远小于常规棉。

常规棉的施药量是Bt抗虫棉和非Bt的抗虫棉的6倍左右，非Bt的抗虫棉的施药量比Bt抗虫棉要高。常规棉品种9418每公顷费用比33B、SGK321和GK-12分别多1753元、1866元和1660元，比Bt抗虫棉品种农药费用高7倍！SGK321的每公顷棉花生产农药数量和成本最低，分别是常规棉品种的1/16和1/14，说明该品种中转基因蛋白毒素表达效果好，抗性高。研究表明转基因抗虫棉除对棉铃虫、红铃虫、小地老虎等鳞翅目害虫有显著抑制、毒杀作用以外，还通过影响生物群落的演变，间接对其他类害虫有限制作用。值得一题的是，根据崔金杰等（1998）的研究，抗虫棉对捕食性昆虫和害虫天敌并无多大毒害作用，棉铃虫等农田害虫种类的减少大大降低了它们对棉花的危害，虫口基数的下降，也为控制来年或更远时期内虫害的不利影响打下了良好的基础，棉农用于农药费用的支出和施药数量也会随之减少，对农民收入持续增长和农业持续发展起到了良好的保障作用。

棉花生长的不同时期，农民的施药是不同的。为了表明棉花生长的不同时期农药施用的情况，我们把棉花生长分为四个时期，即拌种期、苗期、中期和后期。由于拌种期的农药用量很少，与其它三个时期比较很微小，故这里只对其它三个时期进行

分析，表3反映了不同品种不同时期的农民施药情况，常规棉品种在各个时期的用药远远多于抗虫棉。在不同时期用药程度上，Bt抗虫棉在苗期和中期的用药量普遍多于它们在后期的用量，常规棉表现在中后期的用量比苗期多。

表3.棉花不同时期农药施用情况

品种

苗期

中期

后期

药量

(公斤/公顷)

成本

(元/公顷)

药量

(公斤/公顷)

成本

(元/公顷)

(公斤/公顷) 成本

(元/公顷) 平均

4.9

107.8

7.2

180.3

4.0

104.0

1.Bt抗虫棉

33B

4.9

114.6

3.4

87.8

35.0 SGK321 2.7 80.8

1.2 36.6

0.2 13.9 GK-12 5.1 102.7

5.6 152.7

1.9 60.6 其它4.6 74.3

9.1

153.7

3.8

84.5

2.非Bt的抗虫棉6.3

132.7

5.7

125.5

0.2

4.7

3.常规棉

7.6

142.0

35.0

927.5

28.7

711.4

9418

8.0

153.0

37.5

960.3

35.8

864.5

其它

7.2

131.0

32.5

894.7

21.6

558.3

资料来源：同表1

期中，SGK321用药量最少，只有用药量最多的常规棉品种9418药量的1/3，常规棉和非Bt的抗虫棉的用药量和用药成本大于Bt抗虫棉，分别多用药3.3公斤和2公

斤。中期是施药量和施药成本最多的时期，Bt抗虫棉表现出了极大的节药优势，常规棉的施药数量和施药成本分别是Bt抗虫棉的7倍和9倍。SGK321仍然是节药最多的品种，比常规棉品种9418少施药36公斤，少花费农药成本924元。说明在病虫害发生最严重的中期，它对害虫的防治效果好。

后期的农药施用较少，一方面是病虫害的危害减少，另一方面是植株的自身抵抗力增强，减少了病虫害的威胁。但一个值得注意的现象是施药量减少了，但施药成本却没有多大的降低，可能是因为施用在后期的农药价格较贵，农民因为对棉花最后的产量寄于厚望，舍得化钱购买质量好，价格高的农药来保障病虫害危害的降低和收成的提高。SGK321仍是施药数量和成本最少的品种，而常规棉仍然是农药数量和成本用的最多的品种，药量和成本分别是Bt抗虫棉的12倍和15倍。

虽然抗虫棉的种植总体上对农药起了相当大的替代作用，但各时期的农民施药仍然偏多，效果不是十分令人满意，主要是因为苗期抗虫棉对棉铃虫等鳞翅目幼虫抗性较强，有明显的致死作用，刺吸性害虫如红蜘蛛、蚜虫等数量加大上升为主要害虫。但生长缓慢造成后期既要进行营养生长又要进行生殖生长，棉株负担过重、组织老化，影响了转基因棉毒蛋白的表达。另一个原因可能是高温、高湿等生态环境对毒性基因的控制作用的限制也使棉花后期抗性下降(崔金杰等，1998)。

2.肥料费用成本差异

从表2可以看出，Bt抗虫棉用肥数量较多，非Bt的抗虫棉用肥最少，而常规棉介于前两者之间。Bt抗虫棉用肥较多说明其植株生长旺盛，本身的后继营养跟不上生长的需要，需要大量自然界肥源作保证。

3.种子费用差异

抗虫棉种子用量显著低于常规棉,仅是常规棉的1/6～1/2（表2），主要是因为种子供应商对实际的产出以及考虑到棉花生长过程中对光线、植株叶片伸展程度的需要，而对棉花生产实行的严格数量管理。Bt抗虫棉种子使用量的节省，可以充分发挥棉花的生长势，增进了棉花的根系吸收营养，表现生长更强壮。Bt抗虫棉的种子成本高于常规棉种子成本，前者比后者每公顷高172元，主要的原因是Bt抗虫棉中的Bt 基因包含着IPR（知识产权）的价格。非Bt的抗虫棉种子成本是常规棉2倍，主要的原因是统称为抗虫棉的种子都是较早时期种植的，那时的Bt抗虫棉还未大面积推广，其价格偏高。33B的种子成本高的主要原因是种子价格高。孟山都公司的种子在中国成功的进行了5年的商业运作，实现统一销价、统一供种、统一收购，零售价是42元/公斤，其中IPR价占42％。SGK321的价格与33B相近，欲于争夺河北种子市场，与外资公司竞争市场。GK-12在山东采取了较低的价格，以便及早占领山东这块大市场。常规棉的种子价格每公斤只有3元左右，这也是它们竞争种子市场、吸引农民的资本。

4.棉花用工及成本差异

抗虫棉与常规棉劳动用工每公顷相差120个工日。在农药用工中，常规棉的用工数量是抗虫棉的6倍。在所有调查样本中,SGK321的用工和农药用工成本最低，一方面说明植株自身的毒蛋白表达强烈，对害虫有极大杀伤作用，另一方面说明其植株健壮、抽枝齐整。

（二）单产(籽棉)的差异

转基因抗虫棉

转基因抗虫棉的研究进展 摘要：综述了转基因抗虫棉的研究进展，包括抗虫基因的研究、载体构建技术的研究、转化技术的研究及存在的问题等，并展望了转基因抗虫棉未来发展前景。关键词：转基因抗虫棉花研究进展 引言 棉花生长周期长、虫害多，造成的损失非常严重。据统计，在转基因抗虫棉商品化之前，全球每年用于防治棉花虫害的费用高达20亿美元，约占所有农作物防虫费用的四分之一。[1]传统的化学农药防治棉铃虫不仅费用高，且已引发了棉虫的抗药性，同时化学杀虫剂的过量使用也带来了环境污染的问题，而转基因植物所产生的杀虫蛋白主要是通过抑制害虫消化等生理功能而达到抗虫的目的。与施药防治棉田害虫相比，转基因技术具有较多优势：不会在土壤和地下水中造成残留；不会被雨水冲刷流失；对非靶标生物无毒性；保护作用无盲区；减少农药及用工投入[2]等。雪花凝集素（Gulanthus nivalis agglutinin gene，GNA）是第一个转入重要作物、并对刺吸式口器害虫有抗性的基因，转GNA的水稻可降低害虫的存活率，阻止害虫的发育[3]。另外烟草阴离子过氧化物酶[4]、昆虫几丁质酶基因[5]也被用于抗虫基因工程的研究。迄今为止在棉花抗虫基因工程研究领域，最成功的例子是苏云金芽孢杆菌Bt杀虫基因的应用，其次是蛋白酶抑制剂基因。另外，凝集素、α-淀粉酶抑制剂、胆固醇氧化酶等转基因抗虫植物的研究也取得了进展，所以利用基因工程技术培育转基因抗虫棉受到了各国的高度重视。自1996年商品化种植转基因作物开始，全球转基因植物的种植面积已由1996年的170万hm2猛增到2008年的1.25亿hm2，增长了73倍，2008年全球市场价值已达75亿美元，约占全球商业种子市场的22%，其市场价值优势明显，转基因产业得到了蓬勃发展，尤其在发展中国家。印度Bt棉2002年引入，连年种植面积快速增加，至2008年达760万hm2，产量翻番，曾经是全球棉花产量很低的国家，现已成为棉花出口国。转基因棉回报率高，生产成本低，市场需求大，到2005年我国通过国家审定的转基因抗虫棉品种已增至26个[6]，到2007年我国转基因抗虫棉种植面积已达380万hm2，占全国棉花种植面积的69%。农业生物技术应用国际服务组织（ISAAA）发布的报告显示，2007年转基因作物种植面积增加了12%，达到了1.143亿hm2，成为过去五年来种植面积增加第二快的一年。[7] 2008年至2010年，我国新型转基因抗虫棉培育和产业化全面推进，新培育36个抗虫棉品种，累计推广1.67亿亩，实现效益160亿元，国产抗虫棉市场份额达到93%，有效控制了棉铃虫危害，彻底打破了国外抗虫棉的垄断地位。这是我国转基因生物新品种培育重大专项取得的成就之一。我国转基因技术研究与应用取得了显著成效：获得一批具有重要应用价值和自主知识产权的基因，培育一批抗病虫、抗逆、优质、高产、高效的重大转基因生物新品种，为我国农业可持续发展提供强有力的科技支撑。 然而，随着转基因抗虫棉在世界范围的发展，也不断涌现出一些问题，如棉花质量问题，抗虫性持久问题，对生态环境安全问题等，本文综述了转基因抗虫棉的研究进展，包括抗虫基因的研究、载体构建技术的研究、转化技术的研究及存在的问题等，并展望了转基因抗虫棉未来发展前景。 1.几种抗虫基因的介绍 1.1 Bt基因 Bt基因是苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）的简称，它是一种革兰氏阳性菌，在地球上分布十分广泛。Bt基因是抗虫棉中研究最多、进展最快、应用最广泛的一类基因，它对鳞翅目昆虫有专一杀伤作用。大部分Bt杀虫蛋白具有杀虫专

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生物技术B1104 刘岩 0514110410 摘要:本文从抗虫基因的分离与转基因棉株的获得、转基因抗虫棉品种的转化、转基因抗虫棉研究的现状与进展方面进行介绍,并在此基础上分析探讨了目前培育转基因抗虫棉存在的问题和将来的发展方向。 关键词：转基因抗虫棉研究背景转化方法问题展望 正文：转基因抗虫棉也称为转Bt基因抗虫棉。它是将苏云金芽孢杆菌的Bt基因导入到受体细胞（转基因抗虫棉的叶肉细胞）中。苏云金芽孢杆菌的代谢过程中能产生一种Bt杀虫蛋白，它对多种害虫具有毒杀作用，作为生物农药广泛使用在蔬菜、瓜果等作物上。通过根癌农杆菌介导等方法将Bt基因转入棉花植株的细胞中后，棉株体内也能合成Bt杀虫蛋白。转Bt基因抗虫棉的杀虫谱因Bt基因不同而存在差异。我国现有的转基因抗虫棉对棉铃虫、红铃虫、卷叶虫等鳞翅目的害虫具有非常显著的抗性。 一、转基因抗虫棉的研究背景 （一)抗虫基因分离与转基因棉花植株获得

用于植物抗虫基因工程研究的基因很多，但并不是所有的基因均可用于转基因抗虫基因抗虫棉的培育，而应根据棉花自身受害虫的危害情况，有针对性地选择那些对棉花害虫具有较强杀伤作用的基因。综观国内外的研究现状，目前已用于或正在用于转基因抗虫棉培育的基因主要有以下几类： 1．苏云金芽孢杆菌素蛋白基因（Bt基因）Bt制剂作为一种生物杀虫剂在农业上应用已有30余年的历史，虽然它具有专一性强、效果好、对人畜安全等优点，但在自然界被阳光钝化、雨水冲淋，从而限制了其在生产上的广泛应用。 2．蛋白酶抑制剂基因植物蛋白酶抑制剂是自然界含量最为丰富的蛋白种类之一，它广泛存在于植物的各种组织及器官中，其中以种子与块茎中的含量最高，可达总蛋白含量的1%-30%。蛋白酶抑制剂的种类很多而且自身特点较多。首先，从杀虫机理上看，其基因产物作用于昆虫消化酶的活性中心，这是酶的最保守部位，突变的可能性很小，基本上可以排除害虫通过突变产生抗性的可能；其次，蛋白酶抑制剂的抗虫谱广泛;另外，蛋白酶抑制剂来源于植物自身，对人畜无害。但是蛋白酶抑制剂基因要想达到理想的抗虫效果，就必须要求转基因植物蛋白酶抑制剂的表达量远远高于转Bt基因植株的表达量，这也给抗虫基因工程带来了一定的困难。 3、外源凝集素基因外源凝集素是一组广泛存在于植物组织中的蛋白质成分，在储藏器官和繁殖器官中的含量尤其丰富。 4、其它抗虫基因的研究及利用除上面所讲述的几种抗虫基因外，人们还在不断探索新的抗虫基因，以便创造出更多更好的抗虫转基因作物。 二、抗虫基因的转化方法

转基因抗虫棉鲁棉研37号品种简介

高产、抗病转基因抗虫棉新品种鲁棉研37号 鲁棉研37号（区试代号：鲁253）是山东棉花研究中心以高产、高抗黄萎病的自育品系鲁9136（豫2067×定陶621）为母本、转基因抗虫棉鲁99系为父本杂交后选育的常规抗虫棉新品种。2005-2006年参加山东省抗虫棉区试，2008年参加山东省生产试验，2009年通过山东省农作物品种委员会审定。该品种于2007年取得转基因生物山东省生产应用安全证书，2008年申报了黄河流域及西北内陆棉区的生产应用安全证书。 1、主要生物学特征 鲁253全生育期内长势强，生长旺盛。植株筒型；叶大，呈深绿色，叶功能强；铃卵圆形。全生育期129天，第一果枝节位7.2，株高108.2，果枝数14.4个，单株结铃性强，平均单株结铃22.9个，单铃重5.6g，衣分41.3%，籽指9.5g，霜前花率90.3% 2、丰产性 2005年山东省区试，皮棉和霜前皮棉亩产为111.0公斤、98.1公斤，分别比对照增产18.8%、15.8%；2006年皮棉和霜前皮棉亩产为108.8公斤、99.0公斤，分别比对照增产10.9%、12.5%，两年平均居小组第一。 3、纤维品质 经农业部纤维品质检测中心测试（HVICC标准），2005-2006两年平均2.5%跨长29.1，比强28.3cN/tex,麦克隆值4.8，纺纱均匀指数140.5。 4、高抗枯萎、耐黄萎、高抗棉铃虫 2005年山东省区试鉴定，各试点平均枯萎病指4.79，黄萎病指9.71，抗枯萎病、抗黄萎病；2006年个试点平均枯萎病指2.8，黄萎病指17.8，抗枯萎耐黄萎。保蕾效果87.7%，高抗棉铃虫。 5、鲁棉研37号的突出特点 （1）结铃性强该品种蕾期脱落较轻，结铃性强。山东省区试，单株结铃数两年平均22.9个，居第一位。2008年，在山东棉花研究中心临清试验站组织的新品种展示试验中，鲁棉研37号的结铃性居所有参展杂交种和常规种之首。 （2）抗病、抗旱、耐瘠薄能力强该品种全生育期内长势强，叶较大、叶

转基因抗虫棉的抗性研究与利用

棉铃虫是棉花生产的主要害虫之一，在抗虫棉没有推广应用前，当棉铃虫大发生时，均会给农民以及棉花产业带来严重的损失。由于棉铃虫防治只能依靠农药，而棉铃虫也逐渐对农药产生抗性，致使1992年棉铃虫在我国棉区大爆发，我国当年杀虫剂纯农药的生产量只有20万t，其中为防止棉铃虫就消耗15万t左右。出现了农药打不死棉铃虫，反而还威胁到人畜及生态的安全，也导致整个国家出现“棉荒”现象，造成严重的经济损失。1991年国家“863”计划开始启动转基因抗虫棉的研究，充分利用生物分子技术来解决常规育种技术难以解决的问题。经过二十多年的努力，我国已初步形成了基础研究、应用研究到产品开发的较为完整的技术体系，目前我国转基因抗虫棉整体发展处于国际先进水平。 1转基因抗虫棉创新与发展 1.1 转基因抗虫棉研究与创新 转基因抗虫棉是利用分子生物学技术将外援基因或经修饰的基因转移到棉株中，从中分离得到所需要的基因。常规杂交育种也属于一种转基因技术，但是它只能在有限的范围内对作物的遗传基因进行改良，并不能做到针对某一优良性状进行定向改造。因此，转基因技术是传统遗传育种技术的发展与创新，也将是我国未来农业发展的必然趋势。 1983年，世界首例转基因烟草培育成功；1986年，抗虫和抗除草剂的转基因棉花进入田间试验阶段；1990 《种子法》规定：销售的种子必须进行包装，而且要附有标签。购种时一看种子袋表面是否印有“作物种类、品种名称、生产商、质量指标、净含量、生产年月、警示标志(一般是对包衣种子而言)和‘转基因’标准”等内容(这些项目必须外标)，如果没有可认为是假种子；二看种子袋内是否装有内标牌，标牌上是否印有种子经营许可证、生产许可证、检疫证编号、生产商地址、联系方式和使用说明，如果没有、不全或与实物不符，说明种子来历不明或者是假种子。 3.3 注意检查种子包装是否规范 查看包装物的质地、印刷质量、字迹是否清楚、有无粘贴等。代销点不能随意拆袋，以防混入假劣种子。有的包装袋上注明严禁拆口销售。 3.4 仔细查看种子 正常的当年种子大小一致、籽粒饱满、色泽鲜亮，近闻有正常的谷香味。谷物类种子还要摸一摸、看一看含水量是否超标。双手插到种子袋中间感到凉、不粘手、掰开后茬口齐的种子含水量较低，反之含水量高，贮存时容易霉变。注意种子的生产年月，避免购买超过一个生长周期的种子，种子保存的时间长短，将影响其发芽率。 3.5 选择适宜品种 要根据当地气候、茬口选择适宜品种。不可只注重品质、产量等因素，盲目选择。 3.6 索取销售发票 购买时与商家索取销售发票，并在发票上注明品种名称、数量、价格、地点及时间，妥善保管。销售发票是购种的凭证，是有效的证据。播种开始时保存少量购买的种子作为样本，以备用。如果种子质量有问题，可以委托种子质量监督检验部门检验，凭检验报告要求种子经营单位予以赔偿，或到种子管理部门投诉。 3.7 仔细阅读种子使用说明和注意事项 仔细阅读种子使用说明和注意事项，不明事项要及时咨询，以免操作失误，影响产量和品质。对于瓜菜类及反季节栽培用的种子，一定要注意适宜的栽培时间(温度)和地点(气候类型)。 （收稿日期：2013—12—15） （本栏责任编辑：刘中漱） 徐福海1 许 泉1，2 王元慧1 康 勇1，2 张 莉1 金夏红1，2 （1 南京神州种业有限公司 210095 2 南京农业大学） 摘 要 转基因抗虫棉是我国唯一获准商品化生产的转基因作物，本文对抗虫基因的分离与转基因棉株的获得及抗虫棉的抗性原理进行了探讨。转Bt基因抗虫棉不同生育阶段，不同部位对棉铃虫的抗性，抗虫棉的研制成功与大规模产业化保障我国棉花稳步发展，增加农民收入保护环境作出了重要贡献。 关键词 转基因抗虫棉 抗性研究 利用技术 doi:10.3969/j.issn.1000-8071.2014.03.011

转基因抗虫棉的遗传转化与功能验证

转基因抗虫棉的遗传转化与功能验证 一、农杆菌介导的棉花胚胎再生遗传转化体系 （一）实验方法 以W0为受体，将pC2-dsGFP、pC2-dsJHAMT、pC2-dsPTTH3、pC2-dsPTTH5、pC2-dsJHBP载体的农杆菌菌株，运用农杆菌介导法分别将目的基因转入棉花下胚轴，通过组织培养技术获得转基因再生株系。 嫁接试验采用根系发达抗病性强的海岛棉（海7124）的实生苗做砧木，接 穗是转化基因再生植株。 （二）实验步骤 农杆菌介导的棉花遗传转化分3步，转化、胚胎发生和植株再生。

1）种子脱绒：轧花后的棉花种子，烘干（40℃左右），用适当硫酸（H2SO4）脱去短绒，自来水洗掉种子表面浓硫酸，充分晾干； 2）种子的消毒处理：选取饱满棉花种子于无菌三角瓶中，无菌水冲洗一次，70%乙醇表面消毒种子30 Sec，弃去乙醇，加入30%过氧化氢（H2O2）于摇床振荡2-3 h，弃掉H2O2，无菌水冲洗种子3-5 次，保留少量无菌水浸过种子，存放28℃，18-24 h，待到种子破壳露白； 3）外植体制备：在无菌条件下，滤掉消毒过种子的无菌水，剥去种子种壳，接种于苗培养基（1/2MS）上，28 ℃黑暗培养（N）3 d，然后在28℃、3000-5000 Lx光照下培养(D/N＝16 h/8 h) 3 d。 4）农杆菌活化与浸染液制备：将-70℃保存的农杆菌载体菌株，取出冻融。 在固体LB平板培养基上（含Kan 50μg/ml＋Rif/Str 50μg/ml）划线，28℃静止培养1-2天。平板挑取单菌落，接种于含相应抗生素的LB液体（Kan 50μg/ml＋Rif/Str 50μg/ml）培养基（10ml）中，28℃振荡过夜，再按1%接种量转接入50mL新鲜培养基中（含Kan 50μg/ml＋Rif/Str 50μg/ml）培养8小时左右，测定OD600为0.5左右。4℃，5000rpm离心5min ，收集菌体。然后用5mLMSB0（含100 uM/ml AS）液体培养基重新悬浮沉淀，再转入15-45mL的MSB0（含100uM AS）液体培养基，28℃摇床上培养至OD600为0.5左右，稀释培养液OD600 值0.3-0.7 时备用。 5）浸染与共培养：在超净台上使用手术刀切割茎段7cm左右，将下胚轴茎段浸泡于农杆菌侵染液中5-8 min，用灭菌滤纸吸干胚轴段菌液，放在铺有一层灭菌滤纸的共培养培养基上，用封口膜封口，22℃～25℃共培养2d。 6）下胚轴切段两端切口长出的愈伤组织直径大约0.5-1.0 cm时切下来单独继 代，愈伤组织块的直径大约2 cm时转移到胚性愈伤组织诱导培养基上。

转基因抗虫棉实验

转基因抗虫棉实验 一转基因植株的获得 1.选取克隆良好的抗虫棉基因，并构建转基因载体 抗虫棉的基因来自细菌，属于原核生物的基因，直接分离就行 用来构建载体的是一般是一些病毒的环形基因，用限制性核酸内切酶分别对该环形基因和目的基因进行切割，将切好的目的基因（抗虫棉基因）和环形基因通过DNA连接酶进行连接构成一个完整的基因，这个基因就是带有抗虫棉基因的重组基因 2.将目的基因转入植物细胞 主要方法有：1.鸟枪法 2.根癌农杆菌转化 3.慢病毒转染 农杆菌介导转化过程 农杆菌介导转化过程主要分为两步： 首先：农杆菌将T-DNA以单链的形式从Ti质粒上切下，然后与一系列Vir蛋白接个，这些过程都发生在农杆菌细胞内； 然后：与T-DNA相连的vir E2蛋白上有核定位序列，在它的作用下，T-DNA被转入宿主细胞，然后整合宿主基因组，整合的方式主要有双链打开修复和单链缺口修复两种方式。 3.再生植株培养（详细请查阅相关课本） 4.再生植株移苗至盆栽 二转基因植株分子检测 1.取再生植株叶片，进行基因组DNA提取 1 设备：移液器，冷冻高速离心机，台式高速离心机，水浴锅，陶瓷研钵，50ml离心管（有盖）及5ml和1.5ml离心管，弯成钩状的小玻棒。 2试剂 1、提取缓冲液Ⅰ：100mmol/L Tris·Cl, pH8.0, 20mmol/L EDTA, 500mmol/L NaCl, 1.5% SDS。

2、提取缓冲液Ⅱ：18.6g葡萄糖，6.9g二乙基二硫代碳酸钠，6.0gPVP，240ul巯基乙醇，加水至300ml。 3、80:4:16/氯仿:戊醇:乙醇 4、RnaseA母液：配方见第一章。 5、其它试剂：液氮、异丙醇、TE缓冲液，无水乙醇、70%乙醇、3mol/L NaAc。 3操作步骤： （一）水稻幼苗或其它禾木科植物基因组DNA提取 1. 在50ml离心管中加入20ml提取缓冲液Ⅰ, 60℃水浴预热。 2. 再生植株叶片5-10g, 剪碎, 在研钵中加液氮磨成粉状后立即倒入预热的离心管中, 剧烈摇动混匀, 60℃水浴保温30-60分钟(时间长,DNA产量高), 不时摇动。 3. 加入20ml氯仿/戊醇/乙醇溶液, 颠倒混匀(需带手套, 防止损伤皮肤)，室温下静置 5-10分钟, 使水相和有机相分层(必要时可重新混匀)。 4. 室温下5000rpm离心5分钟。 5. 仔细移取上清液至另一50ml离心管,加入1倍体积异丙醇,混匀,室温下放置片刻即出现絮状DNA沉淀。 6. 在1.5ml eppendorf中加入1ml TE。用钩状玻璃棒捞出DNA絮团,在干净吸水纸上吸干,转入含TE的离心管中,DNA很快溶解于TE。 7. 如DNA不形成絮状沉淀,则可用5000rpm离心5分钟, 再将沉淀移入TE管中。这样收集的沉淀,往往难溶解于TE,可在60℃水浴放置15分钟以上，以帮助溶解。 8. 将DNA溶液3000rpm离心5分钟, 上清液倒入干净的5ml离心管。 9. 加入5μl RNaseA(10μg/μl), 37℃10分钟, 除去RNA(RNA对DNA的操作、分析一般无影响，可省略该步骤）。 10. 加入1/10体积的3mol/L NaAc及2×体积的冰乙醇,混匀,-20℃放置20分钟左右,DNA 形成絮状沉淀。 11. 用玻棒捞出DNA沉淀,70%乙醇漂洗,再在干净吸水纸上吸干。 12. 将DNA重溶解于1ml TE, -20贮存。

我国转基因抗虫棉存在的问题及对策

我国转基因抗虫棉存在的问题及对策 摘要：从20世纪90年代起,中国开始了转基因抗虫棉的研究、开发和利用。2006年, 国产抗虫棉的种植面积已经占到全国抗虫棉面积的82% ,以绝对优势占据了国内抗虫棉市场。目前在我国推广种植的抗虫棉,存在的主要问题是昆虫抗性、基因漂流、抗虫性的时空问题、抗虫范围狭窄、抗虫强度差及抗虫棉的安全管理。针对这些问题提出一系列解决方法，如培育转多基因抗虫棉、蛋白结构域互换、寻找广谱抗虫基因,采用特异启动子和诱导表达启动子、避难所政策等等。 关键词：转基因抗虫棉；发展；抗虫性；安全性；对策 1 转基因抗虫棉技术发展背景 棉花产业在我国国民经济发展中占有举足轻重的地位，我国棉花种植面积7500万亩左右，约占世界面积的15%，皮棉产量约占世界总产量的25%。它涉及１亿棉农的重要经济来源，1900万纺织及相关行业工人的就业问题。全球工业化以来，世界人口迅速增长，而耕地面积则因为城市化及沙漠化等等原因愈减愈少。同时，化学农药的过度滥用、化学肥料的使用不当、不可降解塑料的污染使得生态环境被严重破坏，水土流失、土地沙漠化、土地盐碱化等问题紧接而来。20世纪末期，这种情况愈演愈烈。 1992年，我国爆发了大规模持续的棉铃虫灾害，农药喷洒与棉铃抗药性形成了恶性循环，迫使中国农民放弃棉花种植。而此时美国转基因抗虫棉花恰研制成功，美国趁此机会迅速占领中国市场，至1998年，在中国的市场份额达95%，企图通过长期垄断来获取暴利，一斤种子卖到100多块钱，每年国家蒙受着几十亿甚至上百亿元的经济损失。在当时的情况下，投入巨资、人力和物力发展转基因棉技术, 已成为中国现代农业生产的不二选择。 1991年国家“863”计划启动抗虫棉研制工作后，我国科学家于1992年底研制成功具有自主知识产权的GFM CRY1A融合BT杀虫基因，转入棉花创造出单价转基因抗虫棉。1996年又研制成功双价抗虫棉(BT+CPT1)。在多方力量的共同努力下，我国育成了拥有自主知识产权的系列国产转基因抗虫棉品种70个，均已在河北、山东、河南等主产棉省大面积推广应用。 中国抗虫棉的迅速崛起打破了国外公司垄断中国 市场、攫取高额利润的企图, 有效地保护了国家和棉农的利益, 具有非凡的意义。在国家的大力扶持下, 经过数年的时间, 国产抗虫棉产业化迅速崛起。2006年, 国产抗虫棉的种植面积已经占到全国抗虫棉面积的82% , 以绝对优势占据了国内抗虫棉市场。07年12月科技部统计中国抗虫棉累计推广1亿多亩，带来直接经济效益150亿元[16]。目前我国转基因抗虫棉在技术上已走通全过程, 完全拥有自己的专利和知识产权, 是继美国之后独立 自主地研制成功抗虫棉的第二个国家。 2 转基因抗虫棉存在问题及其安全性 研究表明，转基因抗虫棉对棉花纤维品质并无显著影响[1]，这说明抗虫棉单纯就经济上而言具有更高的效益。但还有研究表明，抗虫棉除了在抗虫毒蛋白的表达与天然棉花不一样之外，另外也改变了棉花的某种代谢途径，使其各蛋白含量放生了变化[2]。虽然棉花并非是人的食品，但是棉子粉、棉子油却经常被作为畜牧饲料，进而间接影响人类。可以预计，随着转入基因的多样化与复杂化，其可能引发的非预期效应将更加复杂且不确定。可以说，大部分转基因产物——不仅仅是转基因棉——存在的问题，来源于这部分“未知”。

转基因抗虫棉研究进展

转基因抗虫棉研究进展、问题及对策　 谢德意　 （河南省农科院经济作物研究所， 郑州　４５０００２）　 　 为解决棉铃虫给棉花生产造成巨大为害这一世界性难题，从２０世纪８０年代开始，国内外相继开展了转基因抗虫棉的研究，到目前为止，美国、澳大利亚、中国等转基因抗虫棉已在生产中应用，转基因抗虫棉的研究取得了重大进展。　 １ 转基因抗虫棉研究进展　 转基因抗虫棉研究中常用的外源抗虫基因有苏云金芽孢杆菌〖ＷＴ５ＢＸ〗（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）毒素蛋白基因简称Ｂｔ基因、　蛋白酶抑制基因、　淀粉酶抑制基因、　外源凝集素基因、　几丁质酶基因、　蝎毒素基因等，目前人们已成功地将Ｂｔ基因和豇豆胰蛋白酶抑制基因（Ｃｏｗｐｅａ　Ｔｒｙｐｓｉｎ　Ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ　Ｇｅｎｅ简称ＣＰＴＩ基因）分别或同时导入到棉花植株内，获得了抗虫性强且能稳定遗传的转基因植株。苏云金芽孢杆菌是一种革兰氏阳性菌，在芽孢形成过程中产生的伴胞晶体被称为δ２内毒素或杀虫晶体蛋白（ＩＣＰ，　Ｉｎｓｅｃｔｉｃｉｄａｌ　Ｃｒｙｓｔａｌ　ｐｒｏｔｅｉｎ）。它可毒杀鳞翅目、双翅目和鞘翅目等的昆虫，是目前世界上应用最为广泛的生物杀虫剂。据统计已有６０多种Ｂｔ基因被报道，根据它们的杀虫范围和基因序列的同源性的不同又可大致分为六大类，即ＣｒｙＩ、ＣｒｙⅡ、ＣｒｙⅢ、ＣｒｙⅣ、ＣｒｙⅤ和Ｃｙｔ，每一类中又包含有不同的亚类，前五类称为晶体蛋白基因家族（Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｉｎ　Ｃｏｄｅｎ　Ｇｅｎｅ），而第六类称为细胞外溶解性晶体蛋白基因（Ｃｙｔｏｌｙｔｉｃ　Ｐｒｏｔｅｉｎ　Ｃｏｄｅｎ　Ｇｅｎｅ）。典型的ＩＣＰ为１３０ｋｂ左右，由两部分构成即Ｎ端的活性片段和Ｃ端的结构片段。带有结构片段的ＩＣＰ　 被称为原毒素，它经过蛋白酶的消化作用后，产生有活性的毒性肽。　 １９８１年，Ｓｃｈｎｅｐｆ和Ｗｈｉｔｅｌｅｙ等首次从苏云金芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ　ｓｕｂｓｐ　ｋｕｒｓｔａｋｉ）中分离并克隆了Ｂｔ基因。美国Ａｇｒｏｃｅｔｕｓ公司克隆了与δ－内毒素有关的片段，利用农杆菌介导法首次将其导入棉花中，使棉株能形成自身的杀虫蛋白。１９８８年，美国Ｍｏｎｓａｎｔｏ公司获得经改造后Ｂｔ基因的转基因棉花，１９８９年温室鉴定杀虫效果良好，１９９０～１９９２年大田试验结果表明，Ｂｔ转基因棉花在治虫和不治虫两种情况下，皮棉产量均高于对照。１９９５年正式申请并通过美国环保局的批准登记，首批发放的２个品种为ＮｕＣＯＴＮ３３Ｂ和ＮｕＣＯＴＮ３５Ｂ，１９９６年正式开始大面积商品化种植。１９９８年将ＢＸＮ基因与Ｂｔ基因同时转入一个品种中，得到了既抗虫又抗除草剂的棉花品种，１９９９年得到了双价转基因抗虫棉，预计到２００２年前后，转基因抗棉铃虫、象鼻虫的棉花可望发放种植。到目前美国国内抗虫棉种植面积大约有１００万公顷，而且岱字棉公司已在世界上十多个主产棉国推广种植其转基因棉花，包括中国、澳大利亚、南非、津巴布韦、墨西哥和印度等。　 我国抗虫基因工程棉花品种的培育起步较晚，但发展很快。１９９０年，范云六等从苏云　金芽孢杆菌亚种ａｉｚａｗａｉ７—２９和ｋｕｒｓｔａｋｉＨＤ—１中分离克隆出了Ｂｔ基因。１９９１年，谢道昕等首次报道将Ｂｔ毒素基因通过花粉管途径导入我国棉花品种，其后代在实验室内虽具有一定的抗虫性，但抗虫性差，不足以致死害虫。范云六、郭三堆等对Ｂｔ基因进行了改造，获得了具有自主知识产权的抗虫性强的Ｂｔ基因。随后，中国农科院生物工程中心、中国农科院棉花研究所、山西省棉花研究所、江苏农科院经作所等单位将这些改造后的Ｂｔ基因导入到我国自育品种中棉所１２号、中棉所１６、晋棉７号、泗棉２号、泗棉３号等中，获得了我国第一批转基因棉花。到目前为止，我国共选育抗虫棉品种（系）５２个，　其中２１个通过了安全性评价，１２个通过审定。在这５２个品种（系）中，又有７个抗虫杂交棉，３个双价转基因抗虫棉。此外，河北省、安徽省还分别与美国岱字棉公司成立了合资公司，引进其转基因抗虫棉７个。据统计，１９９９年我国抗虫棉种植总面积约６０万公顷。　 ２ 转基因抗虫棉存在的问题

论我国转基因抗虫棉育种

对结实不利,毕节地区北部的威宁、大方等地虽日照和辐射占优势,但气温低,不利于草坪草生长。所以对于冷季型草坪草种子生产较适宜的地区是毕节西南部,这些地区日照辐射、气温、降雨月分布等综合指标最合适,其次为贵阳→安顺→六盘水的中西部地区。这是根据草坪草生理特性和我省气候因素综合推断的,是否能完全进行种子规模化生产,最好作适应性试验。目前我们正在进行草坪草种子生产研究,至于我省草坪草种子生产前景如何,需研究结束方能肯定。 论我国转基因抗虫棉育种 张存信 (天津市种子管理站　300061) 摘要:本文论述了由于棉花害虫为害严重必须进行防治,而化学防治失控必须开辟新途径,利用棉花自身抗虫性是最佳选择,转基因抗虫棉已显示出无可比拟的优势。还分析总结了转基因抗虫棉的现状。并针对当前存在的主要问题,研究提出转基因抗虫棉育种发展趋势 关键词　转基因　抗虫棉　育种 棉花是我国主要经济作物。近年来,由于害虫为害严重,化学防治失控,不仅造成严重的经济损失,而且污染生态环境。转基因抗虫棉的培育和应用,为棉花害虫防治开辟了新途径。为此,总结分析转基因抗虫棉的重要意义、基本概念和分类状况,并针对当前主要问题,研究探讨其发展趋势是十分必要的。1　转基因抗虫棉育种是生产发展的必然选择1.1　棉花害虫为害严重,必须进行防治 棉花是重要的经济作物和纤维作物,也是害虫最多,为害时间最长,为害最严重的作物。据统计,棉花一生害虫不断,受到几百种害虫相继为害,其中以棉铃虫、棉蚜、棉红铃虫等分布最广泛,为害最严重。棉花害虫的为害,对我国棉花生产造成了巨大损失。据统计,每年棉花产量损失15%～20%。进入90年代以来,由于气候条件的变化,耕作制度的改革,害虫抗药性的增强及天敌控制作用的减弱等不可持续发展因素的综合影响,棉铃虫在我国北方棉田大面积暴发成灾,我国最大的棉产区——黄淮海棉区减产20%～30%,严重减产50%,甚至绝收,每年损失60亿～100亿元,损失之重不次于蝗灾。我市损失也十分严重。 1.2　化学防治失控,必须开辟新途径 人们在长期的生产实践中,总结出了一系列棉花害虫防治措施,其中常用的有化学防治、农业防治、物理防治、生物防治等,并以化学防治为主。化学农药的大量使用,不仅增加了棉农负担,提高了植棉成本。据统计,每年棉田用药20次左右,甚至更多,每公顷药费高达1200～1800元;而且污染了环境,伤害了天敌,破坏了生态平衡,害虫产生了抗药性,降低了用药效果。虽然增加用药剂量或施用杀伤力更大的农药,可解决燃眉之急,但害虫抗药性不断增加,形成恶性循环,其后患无穷;更为严重的是,威胁着人畜安全,挫伤了棉农的植棉积极性。1.3　利用棉花自身抗虫性,是最佳选择 综上所述,世界各国均十分重视探索棉花害虫治理新途径。其中棉花抗虫性的利用和抗虫棉的培育被认为是当前和今后棉花害虫综合防治的最经济、最有效的方法之一。人们利用棉花形态抗性和生化抗性培育出的抗虫棉,一般可减少治虫用药10%～20%左右。如我市推广应用的中棉所36形态抗虫棉。特别是近年来高新技术的兴起,在实验室内,可将其它生物体如微生物中具有抗虫基因导入棉株体内,使棉花自身获得高水平抗虫能力。这种转基因抗虫棉育种,就为棉铃虫等棉花主要害虫的有效安全防治,提供了新的技术措施。目前,我国培育和推广应用的转Bt基因抗虫棉,一般可减少治虫用药50%以上。我市引种抗虫棉可减少用药60%以上。 1.4　转基因抗虫棉已显示出无可比拟的优势 从理论上讲,将外源抗虫基因导入到棉花中,并能稳定地遗传和表达,从而培育成抗虫棉新品种,其具有以下优点:一是棉花自身能合成杀虫物质,有抵御害虫为害的能力;二是抗性具有专一性。即只杀死目标害虫,对非害生物无影响;三是抗性具有连续性。即在棉花生长发育的任何时期,都可控制害虫为害;四是抗性具有整体性。即整个棉株都能得到保护;五是安全、卫生、持久。由于抗虫物质只存在于棉株体内,不易被外界环境破坏,也不会污染环境;六是经济有效。与发展新型杀虫剂相比,投资少,见效快。我市推广应用引种抗虫棉中棉所30等的生产实践,也证明了上述论述。 2　转基因抗虫棉的基本概念和分类 就全世界范围而言,抗虫棉目前尚处在研究和生产应用的初级阶段。在研究上,科学家们使用的抗虫棉抗性分级标准较为复杂和严格;在生产应用上,一般认定为抗虫棉的标准是:能够减少治虫用药20%～50%的棉花品种(系)就属于抗虫棉的范畴。可见,抗虫棉的抗虫性是有限的,并非万能的“无虫棉”。目前,抗虫棉分为形态抗虫棉、生化抗虫棉和转基因抗虫棉等三大类。 所谓转基因抗虫棉是指将外源抗虫基因导入棉株体内,而使棉花本身具有抗虫性状的抗虫棉。自然界中能抗虫的生物很多,人们可将该生物中控制合成抗虫物质的基因分离克隆出来,然后导入棉株体内,获得抗虫的各种类型棉花新品种。根据导入抗虫基因种类不同,转基因抗虫棉又可分为转苏云金芽孢秆菌毒素蛋白基因(简称Bt基因)抗虫棉、转豇豆胰蛋白酶抑制剂基因(简称CPT I基因)抗虫棉、转慈菇胰蛋白酶抑制剂基因(简称AP I基因)抗虫棉等。根据导入外源基因数量的不同,转基因抗虫棉又可分为单价转基因抗虫棉、双价转基因抗虫棉、多价转基因抗虫棉等。 ? 62 ? 种子　Seed　2002年　第1期　(总第120期)

转基因抗虫棉研究现状

转基因抗虫棉研究现状与展望 摘要；棉花生长周期长、虫害多，造成的损失非常严重。据统计，在转基因抗虫棉商品化之前，全球每年用于防治棉花虫害的费用高达20亿美元，约占所有农作物防虫费用的四分之一。[1]传统的化学农药防治棉铃虫不仅费用高，且已引发了棉虫的抗药性，同时化学杀虫剂的过量使用也带来了环境污染的问题，而转基因植物所产生的杀虫蛋白主要是通过抑制害虫消化等生理功能而达到抗虫的目的。关键词：转基因抗虫棉花研究进展 棉花生长周期长、虫害多，造成的损失非常严重。据统计，在转基因抗虫棉商品化之前，全球每年用于防治棉花虫害的费用高达20亿美元，约占所有农作物防虫费用的四分之一。[1]传统的化学农药防治棉铃虫不仅费用高，且已引发了棉虫的抗药性，同时化学杀虫剂的过量使用也带来了环境污染的问题，而转基因植物所产生的杀虫蛋白主要是通过抑制害虫消化等生理功能而达到抗虫的目的。 然而，随着转基因抗虫棉在世界范围的发展，也不断涌现出一些问题，如棉花质量问题，抗虫性持久问题，对生态环境安全问题等。 1、抗虫基因分离与转基因棉花植株获得 用于植物抗虫基因工程研究的基因很多，但并不是所有的基因均可用于转基因抗虫基因抗虫棉的培育，而应根据棉花自身受害虫的危害情况，有针对性地选择那些对棉花害虫具有较强杀伤作用的基因。综观国内外的研究现状，目前已用于或正在用于转基因抗虫棉培育的基因主要有以下几类： 1．1 苏云金芽孢杆菌素蛋白基因（Bt基因） Bt制剂作为一种生物杀虫剂在农业上应用已有30余年的历史，虽然它具有专一性强、效果好、对人畜安全等优点，但在自然界被阳光钝化、雨水冲淋，从而限制了其在生产上的广泛应用。 1．2蛋白酶抑制剂基因植物蛋白酶抑制剂是自然界含量最为丰富的蛋白种类之一，它广泛存在于植物的各种组织及器官中，其中以种子与块茎中的含量最高，可达总蛋白含量的1%-30%。蛋白酶抑制剂的种类很多而且自身特点较多。首先，从杀虫机理上看，其基因产物作用于昆虫消化酶的活性中心，这是酶的最保守部位，突变的可能性很小，基本上可以排除害虫通过突变产生抗性的可能；其次，蛋白酶抑制剂的抗虫谱广泛;另外，蛋白酶抑制剂来源于植物自身，对人畜无害。但是蛋白酶抑制剂基因要想达到理想的抗虫效果，就必须要求转基因植物蛋白酶抑制剂的表达量远远高于转Bt基因植株的表达量，这也给抗虫基因工程带来了一定的困难。 1．3外源凝集素基因外源凝集素是一组广泛存在于植物组织中的蛋白质成分，在储藏器官和繁殖器官中的含量尤其丰富。 1．4其它抗虫基因的研究及利用除上面所讲述的几种抗虫基因外，人们还在不断探索新的抗虫基因，以便创造出更多更好的抗虫转基因作物。 1．5不同基因抗虫性的比较在目前转化植物成功获得转基因抗虫植物的多种基因中，Bt抗虫基因是使用最广泛也是最有效的基因，因而到目前为止在生产上使用的转基因抗虫植物大多是转Bt抗虫基因植物，这是因为Bt基因表达产生的δ-内毒素对棉铃虫等多种害虫具有很强的毒杀作用，再加上经过人们的不断修饰和改造现已能使该基因在植物体内达到高水平的表达。 2.抗虫基因的转化方法 2.1 农杆菌质粒介导法 土壤农杆菌是一种能侵染多种双子叶植物的细菌，它体内含有一些很大的质粒，统称Ti质粒。在Ti质粒上有一段DNA，称为T-DNA，土壤农杆菌有二个种：根癌农杆菌和发根农杆菌。它们均能向植物细胞转移其质粒上的一段DNA即T-DNA，T-DNA上含有一些致瘤基因。使被侵染的植物产生肿瘤。即冠瘿瘤。T-DNA可整合