储藏期内转Bt基因稻谷对储粮害虫的影响及其机理研究

本项目瞄准转基因作物的生态安全性评估这一研究热点，以转Cry1Ab/Cry1Ac基因水稻和目前粮仓中严重危害的玉米象、谷蠹、嗜卷书虱、麦蛾等害虫为主攻对象，综合运用生物学、生态学以及毒理学等学科知识，借助相关最新的研究手段，研究转Cry1Ab/Cry1Ac基因稻谷对重要储粮害虫的生长发育以及繁殖的影响，找出对转Cry1Ab/Cry1Ac基因稻谷最敏感的储粮害虫种类，通过蛋白质电泳和亲和层析等方法分离并研究昆虫体内的三种保护酶、解毒酶和靶标酶在Bt毒蛋白胁迫下的动力学和毒理学特性，进而分析转Cry1Ab/Cry1Ac基因稻谷对储粮害虫产生影响的机理。研究结果不仅在理论上深化对转Bt基因水稻生态安全性的认识，充实转Bt基因水稻生态安全性评估的研究内容，在实践上将为科学合理的开发利用转Bt基因水稻提供理论支持。

转基因稻谷的安全性是人们关注的重点问题之一，然而在储藏期间对储粮害虫的影响却研究不多。本项目研究了转Cry1Ab/Cry1Ac基因稻谷（华恢1号，HH/Bt）储藏期间对储粮害虫的影响及其机理。研究发现，在室温条件下储藏9个月，HH/Bt糙米中Bt蛋白含量由5.5 μg/g单调下降至4.0 μg/g，而稻壳中Bt蛋白含量由1.0 μg/g单调下降至0.3 μg/g；同一储藏期，糙米中Bt蛋白含量显著高于稻壳。HH/Bt稻谷对赤拟谷盗、嗜虫书虱等储粮害虫的存活率、发育历期等没有显著影响，而印度谷螟幼虫在20%以上HH/Bt饲料中无法存活。在21℃~36℃的温度范围内，取食2%的HH/Bt糙米粉后印度谷螟的发育历期延长，产卵量、净生殖率、内禀增长率等显著降低，世代平均历期T、种群翻倍时间t等显著增加，说明转基因稻谷显著抑制了印度谷螟的生长发育和繁殖能力。. 以5% HH/Bt糙米粉饲喂印度谷螟，研究F2、F3和F5代印度谷螟幼虫体内的酶活力，结果表明，F2代幼虫的乙酰胆碱酯酶（AChE）米氏常数Km与对照差异不显著，而F3和F5代幼虫的AChE米氏常数Km与对照组相比显著增大，说明在F3、F5代幼虫体内的AChE与乙酰胆碱的亲和力与对照组相比在下降；三种保护酶的酶活力均比对照组显著提高（P<0.05）。对两种稻谷的品质特性研究表明，HH/Bt和明恢63在总淀粉、粗蛋白和大部分氨基酸等含量上不存在显著差异（P>0.05）；HH/Bt的直链淀粉、粗脂肪、水溶蛋白等含量均高于明恢63，而灰分、醇溶蛋白、盐溶蛋白等含量显著低于明恢63（P<0.05）。HH/Bt的淀粉粘滞特性参数，以及衰减值、蒸煮精米米汤的碘兰值等指标低于明恢63（P<0.05）。此外，本项目研究了HH/Bt稻谷在玉米象危害过程中品质变化情况，探讨了应用电子鼻技术检测玉米象危害过程的检测条件，研究了基于电子鼻技术的转基因稻谷检测方法。. 本项目的研究结果不仅在理论上深化对转Bt基因水稻生态安全性的认识，充实转Bt基因水稻生态安全性评估的研究内容，在实践上将为科学合理的开发转Bt基因水稻提供理论支持，促进我国安全利用转Bt基因水稻的能力和水平。