全 文 ：文章编号 :100028551 (2005) 012024205
转基因抗虫彩色棉对棉蚜抗性的初步鉴定
王冬梅1 　胡守江2 　姚正培2 　李建平1 　刘清明2
王玉珍2 　焦明钰2 　李仁敬2 　田颖川3
(11 新疆农业科学院核技术生物技术研究所 ,新疆 乌鲁木齐　830000 ;21 新疆中国彩棉股份有限公
司 ,新疆 乌鲁木齐　830016 ;31 中国科学院微生物研究所 ,北京　100080)
摘　要 :将已获得的抗棉铃虫、蚜虫转基因 ( Bt2GNA ) 彩色棉纯合品 (株) 系进行了棉蚜抗性评
价 ,包括罩笼接蚜试验和田间自然感蚜。结果表明 ,在天彩科技园 ,罩笼内抗虫转基因彩色棉
蚜害指数减退率分别比受体对照品种减少 2117 %～30143 % ,蚜体变小 ,蚜重减轻 ;罩笼外有蚜
株率和卷叶株率比对照略有下降 ,蚜害指数减退率在 - 14129 %～54116 %之间。在卡尔墩彩
色棉试验基地 ,在罩笼内抗虫转基因彩色棉蚜害指数减退率为 - 33133 %～58134 % ;罩笼外有
蚜株率和卷叶株率比对照略有下降 ,蚜害指数减退率在 - 27176 %～40100 %之间。不同品种
间棉蚜抗性有差异。
关键词 :抗虫转基因彩色棉 ;棉蚜 :抗性评价
PRELIMINARY RESULTS ON IDENTIFYING OF TRANSGENIC COLOR COTTON
AGAINST APHID( Aphis gossypii GLOVER)
WANG Dong2mei1 　HU Shou2jiang2 　YAO Zheng2pei2 　LI Jian2ping1 　LIU Qing2ming2 　WANG Yu2zhen2
J IAO Ming2yu2 　LI Ren2jing2 　TIAN Ying2chuan3
(11 Institute of Nuclear and Biological Technology , Xinjiang Academy of Agricultural Sciences , Urumqi , Xinjiang , 830000 ;
21 China Color Cotton Incorporated of Xinjiang , Urumqi , Xiangjiang , 830016 ;
31 Institute of Microbiology , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100080)
Abstract :Lines of transgenic color cotton against two kinds of insect were inoculated by aphid in order to evaluate
the resistance to aphid. The test method consisted of inoculating the aphid in nylon net covering and the aphid
naturally injuring cotton in the field (out of nylon net) . Compared with control color cotton variety , dropping rate of
IAI(the index of aphid injured) of transgenic lines in nylon nets decreased 2117 %～30143 % , and the body of
aphid became smaller , and its weight became lighter at Rainbow Technological Garden. The rate of aphid injured
and the rolled leaf decreased a little , and dropping rate of IAI of transgenic lines out of nylon nets was between -
14129 %and 54116 %. At Kaerdun Experimental Base , dropping rate of IAI of transgenic lines in nylon nets was
between - 33133 %and 58134 %. The rate of aphid injured and the rolled leaf decreased a little and dropping rate
of IAI of transgenic lines out of nylon nets was between - 27176 % and 40100 %.
Key words :insect2resistant transgenic color cotton ; aphid ; resistance evaluation
收稿日期 :2003210212
基金项目 :新疆维吾尔自治区科技攻关项目 (2000101005)
作者简介 :王冬梅 (1969 - ) ,女 ,硕士 ,助理研究员 ,从事农作物生物技术研究。E2mail :wdm872 @sina. com彩色棉在新疆种植面积不断扩大 ,与普通陆地棉一样面临着棉铃虫、棉蚜的危害 ,尤其是棉蚜产生蜜露影响棉花的品质。用生物技术方法获得抗虫转基因彩色棉是目前抗虫的有效方法之一。已证实抗
42　核 农 学 报　2005 ,19 (1) :24～28Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
蚜基因 (目前主要是雪花莲外源凝集素 ,galanthus navies agglutinin , GNA ) 对桃蚜、棉蚜等[1 ,2 ] 有一定的抗
性。我们利用花粉管通道法将抗棉铃虫、蚜虫双价抗虫基因导入新彩棉 1 号、3 号和 4 号及高代系 ,获
得抗虫转基因彩色棉新品 (株)系 ,经农业部转基因生物安全委员会同意后进行了中间试验。本文报道
了对抗虫转基因彩色棉新品 (株)系进行棉蚜抗性鉴定的初步结果。
1 　材料与方法
111 　材料
抗虫转基因彩色棉共计 32 份 (表 1 和表 2) ,对照为新彩棉 1 号、3 号和 4 号。试验材料均由新疆中
国彩棉股份有限公司提供。
112 　方法
11211 　接蚜试验　试验在天彩科技园和卡尔墩彩色棉试验基地进行 ,试验地除不喷施化学农药外 ,其
他栽培管理措施与一般棉田相同。棉蚜 ( Aphis gossypii Glover)采自非转基因棉田。
罩笼接蚜试验随机选点 ,用长 2m、宽 1m、高 115m 的尼龙网笼罩待测植株 ,每笼为 1 区 ,每区种 2
行 ,不设重复。在笼内任选 4 株 ,每株释放成蚜 5 头 ,任其繁殖 ,2d 后在每个笼罩已确定的棉株上去除
成虫 ,留若蚜 10 头 ,逐株调查。以棉株顶部 5 片叶中受害最重的一片叶为标准叶统计蚜虫数量和蚜害
指数 ,并依据受害分级标准 ,统计各级株数。
田间试验采用随机区组设计 ,每小区长 7m ,宽 90m ,行距 45cm ,株距 12cm。利用田间自然虫源分小
区进行调查。统计每小区的有蚜株数、卷叶株率及受害最重 3 株的蚜虫数和蚜害指数。棉蚜抗性采用
蚜害指数减退率来评价。蚜害分级标准及抗性分级标准参照肖松华[3 ]所述 :
蚜害指数 =Σ(各级蚜害株数 ×相应级别)Π(调查总株数 ×4) ×100 %
蚜虫蚜害指数减退率 (A) % = (受体品种蚜害指数 - 鉴定材料蚜害指数)Π受体品种蚜害指数 ×100 %
抗性分级标准为 :A > 80 % ,高抗 ; 50 % < A ≤80 % ,抗 ; 20 % < A ≤50 % ,中抗 ; - 10 % < A ≤20 % ,
感 ;A ≤- 10 % ,高感。
11212 　蚜重测定　据初步调查结果 ,选取有代表性处理 ,分别为感、较抗和抗 ,每处理取 3 株 ,每株为 1
组 ,用毛笔将待测植株上的棉蚜刷在干净纸上 ,放到万分之一电子天平称重 ,各处理蚜以 4 龄 5 头为一
组 ,最后求得单蚜体重。
11213 　PCR 分析 　检测 GNA 基因的引物序列为 GNA + :5′2ATGGCTAAGGCAAGTCTCCTCATT 3′; GNA - :
5′2TTACTTTGCGGTCACGAGCTTG 3′,这对引物应扩增出约 500bp 的 DNA 片段。
PCR 反应条件为 :94 ℃变性 2min ,然后 94 ℃50s ,57 ℃50s ,72 ℃35s ,反应 30 个循环 ,最后 72 ℃延
伸 10min。以上 PCR 引物由上海生工生物工程有限公司合成。在进行完 PCR 反应之后 ,取反应混合物
产物 ,通过 1 %琼脂糖凝胶电泳检测 PCR 产物的大小及特异性。
2 　结果与分析
211 　不同抗虫转基因彩色棉的 PCR 检测
采集转抗虫基因彩色棉的幼嫩叶片 ,提取棉叶总 DNA ,用 GNA 基因正链引物和负链引物进行 PCR
检测 ,整合有外源 GNA 基因的转基因植株应扩增出 500 片段 ,对这些抗虫转基因彩色棉材料进行检测 ,
均扩增出 GNA 基因的特异条带 ,表明这些植株有 GNA 基因的整合 (见图 1) 。
212 　不同抗虫转基因彩色棉对棉蚜抗性表现
将抗虫转基因彩色棉经过扩繁加代 ,得到纯合株系后 ,进行棉蚜抗性鉴定。对 32 个转基因材料在
天彩科技园和卡尔墩彩色棉试验基地分别进行罩笼接蚜和田间自然感蚜试验 ,共调查 3 次 ,10d 一次。
分别从 2003 年 5 月 16 日和 6 月 14 日开始 ,至 6 月 15 日和 7 月 14 日结束。采用蚜害指数减退率进行评
价 ,将所调查的待鉴定抗虫转基因彩色棉株系的 3 次蚜害指数平均值与对照品种相比较 ,并根据上述标
52　1 期 转基因抗虫彩色棉对棉蚜抗性的初步鉴定
图 1 　抗虫转基因彩色棉植株中 GNA 基因的 PCR 检测 (部分样品检测结果)
Fig. 1 　PCR assay of GNA gene in transgenic plants
1～8 :转基因植株 ;M ,DNA 分子量 Marker ;9 :空白对照 ;10 :未转化植株做阴性对照 ;111 质粒做阳性对照 ;
Lanes 1～8 : transgenic plants ; 9 :blank control ; 10 :nontransformed control plant ;11 : pBSGS1M , positive
control ; M: DNA 分子量 Marker (Sangon GeneRuler) .
准 ,评价出各鉴定转基因彩色棉株系的抗性级别。从表 1 可看出 ,在天彩科技园中 ,罩笼内 17 个抗虫转
基因彩色棉株系对应其对照品种 ,蚜害指数减退率都有所下降 ,在 2117 %～30143 %之间 ,根据肖松华[4 ]
分级标准 ,有 4 个材料 (4049、4050、4051 和 6174)表现为中抗 ,其余表现为感蚜。在罩笼外 ,17 个抗虫转
基因彩色棉株系有蚜株率和卷叶株率比对照略有下降 ,蚜害指数减退率在 - 14129 %～ - 54116 %之间 ,
根据肖松华[4 ]分级标准 ,4049、6175、6176 和 6177 表现为中抗 ,其它表现感蚜。在卡尔墩彩色棉试验基
地 (表 2) ,罩笼内 15 个抗虫转基因彩色棉株系蚜害指数减退率在 - 33133 %～58134 %之间 ,根据肖松
华[4 ]分级标准 ,4059 表现为抗蚜 ,4053、4055、4056、4058、4059 和 6185 表现为中抗 ,而 4057、6180、6181 和
6183 表现为高感 ,其余表现为感蚜 ;罩笼外 15 个抗虫转基因彩色棉株系有蚜株率和卷叶株率都稍有下
降 ,蚜害指数减退率在 - 27176 %～ - 40100 %之间 ,根据肖松华[4 ]分级标准 ,4053、4054 和 4055 表现为中
抗 ,4058、6180 和 6184 表现为高感 ,其余表现为感蚜。结果表明大部分抗虫转基因彩色棉对棉蚜有一定
　　　　
表 1 　转双抗虫基因彩色棉对棉蚜的抑制作用(试验地点 :天彩科技园)
Table 1 　Effects of resisting two insects transgenic color cotton on aphid (Rainbow Technological Garden)
编号
No.
株系
lines
罩 笼 外 out nylon net 罩 笼 内 in nylon net
有蚜株率
the rate of
aphid injured
( %)
卷叶株率
the rate of
rolled leaf
( %)
平均蚜量
the average
amount of
aphid (headΠ
plant)
蚜害指数
index of aphid
injured ( %)
蚜害指数
减退率
dropping rate
of index of
aphid injured
( %)
平均蚜量
the average
amount of
aphid (headΠ
plant)
蚜害指数
index of aphid
injured ( %)
蚜害指数
减退率
dropping rate
of index of
aphid injured
( %)
平均
单蚜重
mgaverage
weighth of
aphid mg
1 4045 67155 52170 273167 79117 9152 358130 79117 13164
2 4046 93160 70120 385184 100100 - 14129 179130 77108 15192
3 4047 95170 62185 503167 87150 0100 152120 75100 18118 011067
4 4048 90139 56195 367150 100100 - 4134 294120 79117 17138
5 4049 82150 60100 378150 75100 21174 419100 66167 30143 011067
6 4050 90100 65100 282167 91167 4135 165120 72192 23191
7 4051 97105 60130 315117 95184 0100 127190 70183 26109 011200
8 4052 91165 75100 491167 100100 - 4134 197130 83133 13104
9 6169 92110 78195 590183 100100 0100 167175 87150 8169
10 6170 100100 77150 704100 100100 0100 195100 93175 2117
11 6171 92185 71145 656167 100100 0100 196130 91167 4134
12 6172 80100 47150 503134 100100 0100 242150 79117 17138 011667
13 6173 72105 24195 355100 87150 12150 245110 87150 8169 011733
14 6174 76199 46115 215150 87150 12150 125160 66167 30143
15 6175 63115 21105 276150 79117 20183 246130 77100 19165 011133
16 6176 50100 10100 233134 45184 54116 208130 89150 6161 010667
17 6177 73140 43175 190100 70184 29116 216170 81125 15121 010933
18 CK1 83170 69180 258134 87150 338170 91167 011733
19 CK3 100100 77180 328134 95184 165180 95183 011400
20 CK4 100100 56130 410100 100100 190150 95183 011400
　　注 :对照 CK1“新彩棉 1 号”对应转基因彩色棉株系 4045、4046 和 4047 ;CK3“新彩棉 3 号”对应转基因彩色棉株系 4048、4049、4050、4051
和 4052 ;CK4“新彩棉 4 号”对应转基因彩色棉株系 6169、6170、6171、6172、6173、6174、6175、6176 和 6177。
Note : CK1“No. 1 Xin Cai Mian”,its transgenic lines are 4045、4046 and 4047 ;CK3“No. 3 Xin Cai Mian”, its transgenic lines are 4048、4049、
4050、4051 and 4052 ; CK4“No. 4 Xin Cai Mian”,its transgenic lines are 6169、6170、6171、6172、6173、6174、6175、6176 and 61771
62 核　农　学　报 19 卷
表 2 　转双抗虫基因彩色棉对棉蚜的抑制作用(试验地点 :卡尔墩彩色棉试验基地)
Table 2 　Results of resisting two insects transgenic color cotton on aphid ( Kaerdun Base)
编号
No.
株系
lines
罩 笼 外 out of nylon net 罩 笼 内 in nylon net
有蚜株率
the rate of
aphid injured
( %)
卷叶株率
the rate
of rolled leaf
( %)
平均蚜量
the average
amount of aphid
(headΠplant) 蚜害指数index of aphidinjured ( %) 蚜害指数减退率dropping rate ofindex of
aphid injured ( %)
平均蚜量
the average
amount of aphid
(headΠplant) 蚜害指数index of aphidinjured ( %) 蚜害指数减退率dropping rate ofindex of aphidinjured ( %)
1 4053 25133 0100 11184 25100 40100 58100 45183 24115
2 4054 25164 0100 13167 25100 40100 134192 54117 10134
3 4055 25129 0100 11184 25100 40100 40150 41167 31103
4 4056 24100 0100 30133 25100 14129 41183 35142 29116
5 4057 30155 0100 20100 25100 14129 75175 56125 - 12150
6 4058 38110 3157 56104 36146 - 24199 16125 29117 41166
7 4059 22162 0100 9144 25100 14129 10142 20183 58134
8 4060 26119 0100 19100 25100 14129 43133 52108 - 4116
9 6178 30156 0100 6167 25100 0100 58133 45183 - 4175
10 6180 38160 3151 46150 31194 - 27176 51125 52108 - 19104
11 6181 28100 0100 14133 25100 0100 58133 54117 - 23182
12 6182 28179 0100 19172 25100 0100 33117 41167 4175
13 6183 26119 0100 10133 25100 0100 83133 58133 - 33133
14 6184 31118 0193 31117 29117 - 16168 64125 39158 9153
15 6185 28157 0100 37100 25100 0100 109183 54117 23182
16 CK1 33133 2130 81133 41167 113100 60142
17 CK3 33133 1108 30100 29117 80100 50100
18 CK4 34148 0100 20167 25100 92150 43175
　　注 :对照 CK1“新彩棉 1 号”对应转基因彩色棉株系 4053、4054 和 4055 ;CK3“新彩棉 3 号”对应转基因彩色棉株系 4056、4057、4058、4059
和 4060 ;CK4“新彩棉 4 号”对应转基因彩色棉株系 6178、6180、6181、6182、6183、6184 和 6185 。
Note : CK1“No. 1 Xin Cai Mian”,its transgenic lines 4053、4054 and 4055 ;CK3“No. 3 Xin Cai Mian”, its transgenic lines 4056、4057、4058、4059
and 4060 ; CK4“No. 4 Xin Cai Mian”,its transgenic lines 6178、6180、6181、6182、6183、6184 and 61851
的抑制作用 ,但有些转基因彩色棉棉蚜抗性比对照低 ,说明不同转基因彩色棉株系的抑制效果不一致。
因此 ,这些抗虫转基因彩色棉仍需进一步进行抗蚜性筛选 ,以获得抗蚜性一致的转基因抗蚜品种 (系) ,
才能有利于今后转基因抗蚜品种的培育。
213 　不同抗虫转基因彩色棉对棉蚜体重的影响
根据蚜害指数减退率的初步调查结果 ,选取有代表性处理 , (分别为感、中抗和抗) 对棉蚜体重进行
了测定 (见表 1) 。从表中可看出 ,几个待鉴定抗虫转基因彩色棉株系有一定的耐蚜能力 ,蚜虫在转基因
彩色棉上蚜体变小 ,体重也较对照明显减轻。
3 　讨论
我们首次将双价抗虫基因导入彩色棉品种中 ,并进行了棉铃虫抗性试验[3 ] 。在获得抗虫转基因彩
色棉纯合系的基础上 ,分别在天彩科技园和卡尔墩彩棉试验基地进行了抗蚜试验 ,观察到抗虫转基因彩
色棉不同株系之间对棉蚜抗性不均衡 ,并且不同品种间也有差异 ,在天彩科技园罩笼内 ,与对照“新彩棉
3 号”对应的 5 个材料抗性较好 ,其次是与“新彩棉 1 号”对应的 3 个材料 ,最后是与“新彩棉 4 号”对应的
9 个材料 ,而罩笼外 ,抗性较好的却是与“新彩棉 4 号”对应的 9 个材料。在卡尔墩彩棉试验基地 ,罩笼
内和罩笼外都是与“新彩棉 1 号”对应的 3 个材料较好 ,而与“新彩棉 4 号”对应的 7 个材料较差。在两
个棉试验基地 ,罩笼内和罩笼外的相同材料 ,抗性结果却不相同 ,甚至是相反的结果 ,仅 4049、4053 和
4055 抗性一致 ,均表现为中抗。刘志等[2 ]对转 Bt + GNA 双价基因抗虫棉花的抗棉蚜试验表明 ,在苗期
和蕾期转基因抗虫棉对棉蚜有抑制作用 ,与我们的结果不太相同 ,他是以蚜量为依据进行分类 ,与我们
的分类依据不同。
由于彩色棉没有抗蚜或感蚜品种 ,在抗性表现上采用何种分级标准[4 ,5 ] ,都将影响到转基因彩色棉
72　1 期 转基因抗虫彩色棉对棉蚜抗性的初步鉴定
抗蚜鉴定结果。本次试验以肖松华的分级标准来进行抗性鉴定 ,这是因为他的分级标准是以对照为参
照物 ,而不是以抗蚜或感蚜品种为对照。因此 ,尽管彩色棉也是陆地棉 ,但遗传背景与白色陆地棉相比
还是有差异 ,还需进一步对转基因彩色棉进行棉蚜抗性试验 ,同时将抗棉蚜陆地棉品种 (白色棉)也作为
对照 ,从而筛选出抗棉蚜转基因彩色棉。并且系统研究彩色棉抗蚜鉴定方法和分级标准 ,为今后抗棉蚜
彩色棉品种育种奠定基础。
致谢 :本试验承蒙新疆农业大学农学院于江南老师指导 ,在此表示衷心的感谢 !
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