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中国农业科学院连发Nature子刊,Science文章

我国农业的科学研究水平离国际先进水平的差距,比较于其它领域较短,而且在一些领域,如杂交水稻、禽流感疫苗、转基因抗虫棉等已经达到国际先进甚至**水平。这其中中国农业科学院功不可没,近期中国农业科学院更是成果颇丰,接连发表了Science,和NatureGenetic的文章。

**项研究由中国农业科学院植物保护研究所所长吴孔明研究员领导完成,研究人员发现Bt棉花的使用使得该地区害虫种群的平衡发生转变,这是全球头个涉及多种农作物、大时间尺度的有关转基因商业化种植的生态影响评价研究。经基因工程改造的可表达来自苏云金芽孢杆菌(Bacillusthuringiensis)蛋白的农作物常常被称作Bt作物,这些作物可增加农作物的产量并同时降低虫害以及对其它杀虫剂的需求。

在这篇文章中,研究人员将其在野外工作的数据进行了编撰,并**报告了这一栽种Bt棉花的非计划性后果的详尽调查。研究人员提出,蝽科虫子种群在*近的爆炸式增长是因为在这一地区引进了这些基因改良的作物之后,传统农药的使用有所减少之故。

研究人员以我国华北地区商业化种植Bt棉花(转Bt基因抗虫棉,Bt即苏云金杆菌)为案例,从1997~2009年,系统地研究了Bt棉花商业化种植对非靶标害虫盲蝽蟓种群区域性演化的影响。研究表明,Bt棉花大面积种植有效控制了二代棉铃虫的危害,棉田化学农药使用量显著降低,但也给盲蝽蟓这一重要害虫的种群增长提供了场所,导致其在棉田暴发成灾,并随着种群生态叠加效应衍生,而成为区域性多种作物的主要害虫。

由于蝽科虫子会吃范围广泛的植物,这种害虫现在**次成为对其它作物(其中包括葡萄、苹果、桃子和梨)的一种威胁。这些发现证明,针对某一特别害虫的害虫控制政策的改变会导致其它非目标性害虫的扩散。他们强调了在贯彻大面积的病虫害治理策略之前分析这些可能性的重要性。这项研究明确了我国商业化种植Bt棉花对非靶标害虫的生态效应,为阐明转基因抗虫作物对昆虫种群演化的影响机理提供了理论基础,对发展利用Bt植物可持续控制重大害虫区域性灾变的新理论、技术有重要指导意义。

 

 

另外一项研究由中国农业科学院和中科院遗传与发育生物学研究所完成,他们成功克隆了一个可帮助水稻增产的关键基因:OsSPL14,这种基因产生变异后可使水稻分蘖数减少,穗粒数和千粒重(以克表示的一千粒种子的重量)增加,同时茎秆变得粗壮,增加了抗倒伏能力。

基因育种是目前国际上普遍采用的新技术,有关专家指出多年来,中国作物育种学家通过常规育种技术培育水稻品种,特别是杂交稻组合成果显著。但近年来水稻产量却徘徊不前,原因之一是水稻产量受多基因控制、性状复杂,且受环境影响较大,因此传统育种技术难以对水稻产量相关基因进行有效选择和聚合。而通过基因育种技术,可以在传统技术的基础上提高育种水平,使新的品种增加一些传统育种技术解决不了的性状。

这项研究从中突破,发现了可帮助水稻增产的关键基因,这种基因产生变异后可使水稻分蘖数减少,穗粒数和千粒重(以克表示的一千粒种子的重量)增加,同时茎秆变得粗壮,增加了抗倒伏能力。这是中国科学家在水稻基因育种方面取得的又一个重要进展。

研究人员经过多年的潜心研究,成功克隆了对水稻株型具有重要调控作用的一系列基因,包括MOC1、LAZY1、SP1等。OsSPL14的克隆和分子机制的阐述是水稻株型研究领域的又一个重要突破。实验数据显示,通过对OsSPL14基因的关键调控位点进行突变,会使水稻分蘖数减少,穗粒数和千粒重增加,同时茎秆变粗,抗倒伏能力增强。将突变后的OsSPL14基因导入常规水稻品种后,可使其产量增加10%以上。OsSPL14为水稻高产育种提供了重要的功能基因,具有广泛的应用前景。

 

原文检索:

Mirid Bug Outbreaks in Multiple Crops Correlated with Wide-ScaleAdoption of Bt Cotton in China
Yanhui Lu,1 Kongming Wu,1,* Yuying Jiang,2 Bing Xia,2 Ping Li,2Hongqiang Feng,1 Kris A. G. Wyckhuys,1, Yuyuan Guo1

Long-term ecological effects of transgenic Bacillus thuringiensis(Bt) crops on non-target pests have received limited attention,more so in diverse smallholder-based cropping systems of thedeveloping world. Field trials conducted over 10 years in northernChina show that mirid bugs (Heteroptera: Miridae) haveprogressively increased population levels and acquired pest statusin cotton and multiple other crops, in association with a regionalincrease in Bt cotton adoption. More specifically, our analysesshow that Bt cotton has become a source of mirid bugs and thattheir population increases are related to drops in insecticide usein this crop. Hence, alterations of pest management regimes in Btcotton could be responsible for the appearance and subsequentspread of non-target pests at an agro-landscape level.