Cry2Aa蛋白对二化螟绒茧蜂的安全性评价

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严格的环境安全性评价是转基因抗虫水稻商业化之前的必要环节,其中转基因抗虫水稻对非靶标生物的安全性是环境安全性评价的重要内容。在稻田生态系统中,转Bt作物所表达的Cry蛋白可通过食物链传递给寄生性天敌。因此,Cry蛋白是否对寄生性天敌产生负面影响,是转Bt基因抗虫水稻安全性评价必不可少的组成部分。T2A-1是转cry2Aa基因的抗虫水稻,对二化螟(Chilo suppressalis)和稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)等鳞翅目害虫具高抗性。本研究通过微注射的方法,将高剂量Cry2Aa蛋白注射入靶标害虫二化螟体内,将二化螟血淋巴作为载体,把高剂量Cry2Aa蛋白传递给二化螟绒茧蜂,建立Tier-1体系以规避寄主质量介导效应,评价了T2A-1所表达的Cry2Aa蛋白对二化螟绒茧蜂的影响。同时,也通过三级营养试验,即评价“转基因水稻—二化螟—二化螟绒茧蜂”三级营养食物链传导的Cry2Aa蛋白对二化螟绒茧蜂的影响。并比较了Tier-1体系及三级营养试验的研究结果。主要结果如下:1.通过“转基因水稻—二化螟—二化螟绒茧蜂”三级营养食物链传导的Cry2Aa蛋白对二化螟绒茧蜂的影响。二化螟4龄幼虫取食T2A-1 72小时后,血淋巴内Cry2Aa蛋白含量为250.21ng/g。以取食T2A-1的二化螟幼虫为寄主的二化螟绒茧蜂,体内未检出Cry2Aa蛋白,主要生命表参数包括幼虫啮出后结茧数(20.00±2.79)、茧长(2.58±0.18mm)、雄成虫寿命(2.34±0.20 d)、性比(雌/雄3.10)均显著小于以取食明恢63(非转基因对照)的二化螟幼虫为寄主的二化螟绒茧蜂(对照);卵及幼虫历期(11.9±0.45 d)、蛹期(7.20±0.61 d)、雌成虫寿命(2.50±0.20 d)、茧重(5.13±0.13mg)、成虫体重(3.25±0.10 mg)、羽化率(93.12%)与对照组相比没有显著性差异。2.Tier-1体系,通过微注射进入二化螟幼虫体内的高剂量Cry2Aa蛋白对二化螟绒茧蜂的安全性在二化螟4龄幼虫取食T2A-1 72小时后,二化螟幼虫血淋巴中Cry2Aa的含量为250.21 ng/g,此时接入二化螟绒茧蜂成虫产卵,因此,以250.21 ng/g作为二化螟绒茧蜂对Cry2Aa的实际暴露量。二化螟幼虫被绒茧蜂寄生及非寄生状态下,注射入二化螟体内的Cry2Aa蛋白均会不断降解,但在4天内仍可保证Cry2Aa蛋白浓度高于实际暴露量10倍以上。因此在首次注射后的第4天、第8天补充注射等剂量的Cry2Aa蛋白入二化螟体内,以保证二化螟绒茧蜂幼虫一直暴露于高剂量Cry2Aa。以牛血清蛋白(BSA)为阴性对照,雪花莲凝集素(GNA)为阳性对照,高剂量Cry2Aa蛋白为处理,评价高剂量Cry2Aa蛋白对二化螟绒茧蜂的影响。结果表明:与BSA阴性对照组相比,注射GNA阳性处理组二化螟绒茧蜂的雄成虫寿命、雌成虫寿命、茧重、成虫体重、羽化率、性比均显著下降,卵+幼虫历期显著延长,POD、SOD和GR的活性显著提高,这表明本研究基于微注射的Tier-1体系,能够检测注射入二化螟血淋巴中的蛋白质是否对绒茧蜂幼虫有毒性。注射Cry2Aa蛋白处理组在生命表参数与酶活性上,与BSA阴性对照组之间无显著差异,这表明高剂量Cry2Aa蛋白对本研究中检测的二化螟绒茧蜂生物学参数无负面影响。三级营养食物链传递法研究结果表明:以T2A-1饲喂的二化螟为寄主的绒茧蜂啮出后结茧数、茧长、雄成虫寿命、性比均比,显著低于以明恢63(非转基因对照)饲喂的二化螟为寄主的绒茧蜂。基于微注射的Tier-1体系研究结果表明高剂量Cry2Aa蛋白对检测的所有二化螟绒茧蜂生物学参数均无显著影响。两种评价方法产生差异的原因在于:Tier-1体系以二化螟血淋巴为载体,直接将高剂量Cry2Aa蛋白传递给绒茧蜂,规避了三级营养食物链中的寄主质量介导效应,提高了安全性评价的准确性。本研究结果为T2A-1水稻的安全性评价提供重要数据,建立的评价技术体系可以为转Bt基因抗虫作物对靶标害虫的内寄生蜂类的安全性评价提供重要参考。
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