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转基因抗虫水稻的培育和利用为控制水稻害虫提供了一条经济、安全、有效的新途径。中国在转基因抗虫水稻方面的研究处于世界领先水平,已创制出大量的转基因水稻新材料、新品系。有不少品系显示出了很好的商业化应用潜力。但产业化应用前,严格、充分地做好安全性评价尤为重要。评价Bt水稻的环境安全性,一个重要的方面是其产生的Cry蛋白对农田环境中非靶标生物如天敌昆虫、土壤动物、水生生物等的潜在风险。因此,明确Cry蛋白在Bt水稻生长期不同组织中的含量和杀虫活性及收获后在植株残体中的降解动态是系统评价Bt水稻所产生外源Cry蛋白环境风险的重要基础。本研究以无标记转cry1Ab基因水稻mfb-MH86和其非转基因亲本对照MH86为材料,通过酶联免疫吸附测定法(ELISA)和敏感昆虫生测研究了Cry1Ab蛋白在不同生长时期不同组织中的表达动态及抗虫性;以转基因水稻T1C-19(表达Cry1C)和T2A-1(表达Cry2A)及它们的非转基因亲本对照MH63为材料,通过ELISA技术监测了其残体组织中Bt蛋白的降解动态,以期为系统评价Bt水稻的环境风险奠定基础。具体研究结果如下:1)mfb-MH86 Cry1Ab蛋白的表达及对二化螟的抗性:mfb-MH86 Cry1Ab蛋白的表达情况为在叶片中的表达量最高(9.71~34.09μg/g干重(DW)),茎中次之(7.66~18.51μg/g DW),根中最低(1.95~13.40μg/g DW)。在所有测定的水稻组织中,Cry1Ab蛋白量在苗期和分蘖期最高。生物测定试验显示,二化螟取食mfb-MH86水稻不同生长期的茎秆6天后,死亡率均达到100%;而取食相应的非转基因对照MH86茎秆的二化螟死亡率为15.0~38.3%。说明,mfb-MH86水稻茎中Cry1Ab蛋白的表达水平足以使整个生长季的水稻得到保护,免受靶标害虫二化螟的危害。2)Cry蛋白在水稻残体组织中的降解动态:(1)Cry蛋白在根茬中的残留量在不同水稻品系、不同组织类型和不同降解时间之间呈显著差异。T2A-1根茬中Cry蛋白的初始含量显著高于T1C-19的,并且两种水稻茎秆残体中的含量通常都高于根残体中的。在整个采样监测期内,T2A-1根茬中的Cry2A残留量大体上先经过短时间的升高,然后进入逐步下降的趋势,地上茎秆残体中Cry2A的降解速度明显快于地下根残体中的。在11个月后试验结束时根茬残体中的Cry2A蛋白还能检测到。T1C-19根茬中Cry1C残留量的降解动态则呈不同的模式,从收割后到采样结束整体呈下降趋势,中间会出现短暂回升,经8个月降解后,茎秆和根残体中均检测不到Cry1C的存在。(2)Cry蛋白在叶片中的残留量也因水稻品系、处理方式或降解时间不同而差异显著。一般,T2A-1叶残体中Cry蛋白的含量高于T1C-19的。经前期快速大量降解后,7月份后残留量检测不到或处于很低水平,在前6次采样时间段地表覆盖和埋入土壤两种处理对Bt蛋白残留有差异显著性影响。T2A-1叶中Cry2A在地表覆盖处理下前3个月就快速降解到初始含量的15.62%,而埋入土壤的处理则是先经3个月的升高再下降,结束时分别约为初始含量的0.03%和0.09%。相比,T1C-19叶片中的蛋白则无论哪种处理都整体呈逐步下降的趋势,经7个月后就达到几乎检测不到的水平。不过,埋入土壤更利于T1C-19叶片中Cry1C的降解。田间两水稻残体中Bt蛋白的降解还会受到气温和降水量等多种因素的复合作用而带有季节性的特点,经春夏快速降解,秋季到来前已至检测不到或很低水平。而具体结合不同残体中Bt蛋白的降解动态,为减少残留量,认为T1C-19水稻收割后宜进行翻耕将残体埋入土中,而T2A-1收割后则宜将残体暴露于地表。