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2012年, 第26卷, 第5期
刊出日期：2012-09-10 上一期    下一期
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综述与专论
研究报告
实验技术
研究简报


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综述与专论

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水稻隐性核雄性不育基因研究进展及育种应用探讨 马西青1,2,方才臣1,2,邓联武1,2,万向元1,2,* 2012, 26(5): 511-520.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.001 摘要 ( )   PDF(634KB) ( )   水稻隐性核雄性不育材料在杂交育种和水稻生产上都具有十分重要的意义。但是，由于缺乏有效的保持和繁殖技术体系，该类不育材料一直未能在生产上获得充分利用。而现代分子与生物技术的快速发展为这些隐性核雄性不育基因的有效利用提供了机会。综述了目前已克隆的水稻隐性核雄性不育基因的研究进展，并总结了玉米、番茄和拟南芥等材料中存在的隐性核雄性不育基因。我们期望利用这些基因信息和新的生物技术手段(例如定点突变技术)，创制更多的水稻不育基因，同时利用新的基因工程手段——种子生产技术(SPT)体系，并结合传统的育种方法，有效地解决水稻隐性核雄性不育系的保持和繁殖难题，开创新的杂交育种途径，拓宽水稻杂种优势的利用空间。

研究报告

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CBF调节子在水稻品种日本晴和9311低温驯化过程中的差异调控机制 潘孝武,黎用朝,李小湘* ,刘文强,闵军,陆婷婷,盛新年,谭江 2012, 26(5): 521-528.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.002 摘要 ( )   PDF(2394KB) ( )   利用拟南芥DREB1蛋白序列在水稻全基因组水平进行TBLASTN，共检索到9个水稻同源基因。其中，有3个基因串联排列在第9染色体上，命名为OsCBF1、OsCBF2、OsCBF3。它们编码的蛋白在保守区域内与DREB1的相似性较高。低温驯化能增强水稻幼苗的耐冷性，减少叶片的离子渗漏，但粳稻品种日本晴和籼稻品种9311之间存在差异。OsCBF1~OsCBF3基因在低温驯化过程中诱导表达，在9311中的表达量比在日本晴中的更高。CBF候选靶标基因OsP5CS在两个水稻品种都得到诱导表达，但是OsLIP5和OsLIP9只在9311中上调表达，而在日本晴中表达量变化不明显。OsCBF1~OsCBF3的启动子序列在日本晴与9311之间存在多态性，9311的启动子序列中包含更多的MYC顺式作用元件。

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红莲型细胞质雄性不育水稻单核期花粉蛋白差异表达分析 文李1, 3,*,刘盖2,王坤2 ,谭碧君1 ,陶钧1 2012, 26(5): 529-536.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.003 摘要 ( )   PDF(1749KB) ( )   为在孢子发育时期从蛋白质水平更好地理解细胞质雄性不育的分子机理，对红莲型细胞质雄性不育水稻的不育系粤泰A、保持系粤泰B及其F1（红莲优6号）单核期花粉总蛋白质采用固相pH梯度等电聚焦/SDSPAGE（3~10非线性胶条）进行双向电泳分离，利用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱（MALDITOF/MS）或者LCMS/MS分析对其中15个差异点进行鉴定，并对已鉴定的蛋白质点进行亚细胞定位和功能分析。发现与可育系相比，不育系有部分参与物质和能量代谢、细胞周期、转录、物质转运等的蛋白质缺失或表达量降低。这些蛋白质包括K+/H+协同运输蛋白、锌指蛋白和WD重复蛋白等。这些蛋白质的表达下调或缺失可能与线粒体供能不足而导致的花粉不能正常发育有关。

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与水稻黑条矮缩病毒p5b互作的水稻基因片段筛选 陆颖1，2,羊健2 ,张恒木2 ,陈剑平2，* 2012, 26(5): 537-541.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.004 摘要 ( )   PDF(741KB) ( )   由水稻黑条矮缩病毒基因组S5片段第2个开放阅读框（ORF）编码的p5b是一个功能未知的病毒非结构蛋白。构建了酵母双杂交体系的含水稻cDNA表达文库的pGADT7载体，同时将p5b 基因构建到诱饵质粒pGBKT7上（pGBKp5b），Western Blot和自激活实验结果显示p5b可在酵母中正确表达且无自激活活性。进一步利用p5b蛋白作为诱饵用酵母双杂交筛选水稻cDNA表达文库，鉴定出一些参与光合作用、呼吸作用等重要代谢过程的关键酶基因片段，这些酶可能与p5b蛋白之间存在相互作用，推测这些互作在病株症状发展过程中起作用。

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利用基于条件表型值的关联分析发掘粳稻生育期和单株有效穗数有利等位变异 江建华1,2 ,陈兰1 ,刘强明1 ,赫英俊1 ,洪德林1,* 2012, 26(5): 542-548.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.005 摘要 ( )   PDF(400KB) ( )   发掘控制粳稻生育期和单株有效穗数的有利等位变异和携带有利等位变异的载体材料，为培育适应性广和产量竞争优势强的杂交粳稻组合提供遗传信息和育种材料。以94个粳稻品种构成的自然群体为试验材料，调查2个环境下各品种的生育期、单株有效穗数和株高，采用QGAStation软件中线性模型的方法进行条件表型值的转换，并利用TASSEL软件中的GLM进行生育期和单株有效穗数的基于非条件和条件表型值的关联分析。2个环境下共检测到34个与生育期和单株有效穗数相关联的SSR标记位点，其中15个与生育期关联，19个与单株有效穗数关联。RM8095120 bp、RM7102176 bp、RM72170 bp和RM72178 bp是与生育期关联的4个有利等位变异，其载体品种分别是红芒沙粳、日本晴、红芒沙粳和南农粳62401。将这些载体品种中的有利等位变异导入改良材料中，可缩短生育期2.03~9.93 d。RM72182 bp是与单株有效穗数关联的有利等位变异，其载体材料为小青种。将小青种中的RM72182 bp条带导入改良材料中可以增加单株有效穗数3个左右。且利用上述载体材料中的有利等位变异改良目标性状时不会对另外2个性状产生影响。

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利用CEL Ⅰ酶鉴定水稻广亲和基因S5位点的籼粳属性 倪深1 ,肖文斐2 ,陈红旗1,王跃星1 ,朱旭东1，* 2012, 26(5): 549-554.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.006 摘要 ( )   PDF(972KB) ( )   广亲和基因S5的克隆为水稻品种亲和特性的鉴定提供了分子学依据。利用PCR技术对水稻S5位点中籼、粳序列间存在差异的区段进行扩增，并结合芹菜核酸内切酶CEL Ⅰ对其进行酶切鉴定，从而区分S5不同的基因型。研究结果表明该方法能准确鉴定不同水稻品种中S5位点的籼粳特性，并能发现新的差异序列。

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南方红壤区稻稻连作体系下氮肥减施模式研究 侯红乾1，2 ,冀建华1，2,刘光荣1，2 ,刘益仁1，2 ,刘秀梅1，2，*,程正新3,杨俊诚4,文石林5 2012, 26(5): 555-562.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.007 摘要 ( )   PDF(466KB) ( )   进行了连续3年6季的定位试验，比较了不施氮（N0）、常规施氮（NNL）2个对照处理与6个氮肥减施处理对双季稻产量及其构成因素、经济效益、土壤肥力水平的影响。结果表明，在低于传统施氮量20%的条件下， 30%常规氮肥用量 + 50%厩肥有机氮肥用量（30F + 50M）、30%常规氮肥用量 + 50%缓释氮肥用量（30F+ 50S）产量与NNL持平，比80%传统氮肥用量（80F）分别增产4.7％和5.2％；其余减施氮肥处理与80F产量基本持平。产量构成因子在不同施氮处理之间有明显差异，其中有效穗数、每穗粒数与产量正相关，结实率与产量负相关。经过3年6季水稻种植，土壤肥力除有效钾外，处理30F + 50M有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量和pH值分别比NNL处理提高了21.3％、7.0％、34.7％、4.9％、41％。其中，有机质、有效磷含量、pH值均显著高于80F处理。其余各减施氮肥处理与80F相比无显著差异。因此，在南方双季稻连作区，在减少施氮20％的条件下，30F + 50M、30F+ 50S是值得推荐的施肥措施。

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低磷胁迫下水稻根系的发生及生长素的响应 黄荣1,孙虎威1,刘尚俊1,宋文静1 ,刘言勋1,余超1,毛颖2,张亚丽1，* ,徐国华1 2012, 26(5): 563-568.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.008 摘要 ( )   PDF(1490KB) ( )   研究了5个磷浓度下（0，10，50，100，300 μmol/L）水稻植株的生物量以及水稻根系发生和伸长，并测定正常供P（300 μmol/L）与低磷(10 μmol/L)条件下水稻不同部位生长素浓度以及生长素外流蛋白OsPIN家族基因的表达情况。结果表明，与正常供P处理相比，随着供P浓度的降低，水稻地上部的干质量降幅显著，进而导致根冠比显著增加；与正常供P处理相比，低P处理的水稻根冠比增幅约为100%。水稻种子根、不定根和侧根的长度随供P浓度降低而显著增加，而不定根数及侧根密度随着供P浓度的降低而降低。与正常供P处理相比，低P处理的水稻倒1叶、根茎结合处和根系的生长素浓度显著上升，增幅分别为85%、161%和86%，差异达显著水平。RTPCR结果表明，与正常供P相比，低P处理24 h和96 h的水稻根系OsPIN5a表达上调。低P胁迫下水稻生长素合成和从地上部到根系极性运输的增强是水稻根系发生对低P胁迫响应的重要生理机制之一。

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遮荫对不同杂交稻组合叶片渗透调节物质含量及保护酶活性的影响 刘利1 ,王丽1 ,邓飞1 ,黄云1 ,刘代银2 ,任万军1,*,杨文钰1 2012, 26(5): 569-575.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.009 摘要 ( )   PDF(1115KB) ( )   以Ⅱ优498、冈优188、德香4103、冈优527和川香9838为材料，研究了开花及灌浆结实期遮荫对不同杂交稻组合叶片渗透调节物质含量及保护酶活性的影响。结果表明，遮荫使冈优188丙二醛含量显著增加，Ⅱ优498、德香4103、冈优527和川香9838丙二醛含量遮荫处理与对照的差异不显著；遮荫使冈优188、德香4103和川香9838可溶性糖含量显著或极显著降低，冈优527可溶性糖含量增加，但差异没有达到显著水平；遮荫处理使不同杂交稻组合可溶性蛋白含量均降低；遮荫对不同杂交稻组合叶片保护酶活性影响存在差异。综合渗透调节物质含量和保护酶活性，冈优188和冈优527对弱光具有较强的适应和调节能力。讨论了遮荫对不同基因型杂交稻叶片伤害机理。

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云南元阳梯形稻田土壤碳氮空间分布及其影响因素 李凤博1 ,卢光德2 ,周锡跃1 ,岳超2 ,徐春春1 ,倪会祥2 ,杨秀美2 ,方福平1,* 2012, 26(5): 576-582.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.010 摘要 ( )   PDF(806KB) ( )   采用地统计、方差分析方法，研究了云南元阳土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）的空间分布及其影响因素。该区域内水田土壤表层（0~20 cm)有机碳、全氮含量分别为21.38 g/kg和1.65 g/kg，变异系数分别为36.90%和32.95%，属于中等程度变异。土壤有机碳、全氮的半方差模型均为球型，具有中等程度的空间自相关性（块金/基台值分别为0.67和0.71）。土壤有机碳、全氮含量均随海拔上升而增加。土壤有机碳和全氮含量均随着肥料投入水平上升而降低，过量施肥使土壤有机碳、全氮含量略有增加，但会影响肥料利用效率。因此，应根据土壤养分空间分布格局加强农业生产管理措施调控，以提高土地生产力。

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连续交叉接种对云南高原粳稻白叶枯病菌株变异的影响 杨雅云1,3,4,# ,彭新禧1,2,#,徐福荣1,3,4,和建平1,2,阿新祥1,3,4,董超1,3,4,张恩来1,3,4,张斐斐1,3,4 ,汤翠凤1,3,4,戴陆园1,3,4,* 2012, 26(5): 583-591.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.011 摘要 ( )   PDF(3949KB) ( )   为了探索影响高原粳稻区白叶枯病菌变异的因子，以2个云南高原粳稻区白叶枯菌株20012、K1为供试菌株，在毫糯扬、金南风、滇粳优5号和合系41等不同品种组合上连续接种或连续交叉接种后分离菌株，利用高原粳稻白叶枯病菌的鉴别品种和分子检测手段，对获得的菌株的致病型及基因变异进行分析。结果显示，原始菌株20012与其7个获得菌系（23个菌株）的致病型都不同，其中，除获得菌系62的3个菌株致病力增强外，其他6个获得菌系的20个菌株致病力均减弱；而原始菌株K1的抗感反应模式与其获得菌系68的7个菌株完全相同。利用IS1112、hrpF引物进行菌株PCR扩增以及UPGMA聚类分析并将相应序列测序，结果显示，供试菌株IS1112、hrpF分子谱型的遗传分簇与菌株致病型之间无一一对应关系；在基因序列上，各菌株的IS1112和hrpF的两个序列片段表现出不同的碱基变化特征。两个原始菌株接种在不同抗性品种组合上获得的菌系的致病性变异具有特殊性和不定向性。

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云南地方稻种抗稻瘟病基因Pita和Pib的鉴定 李进斌1,王甜2,许明辉2,* 2012, 26(5): 592-598.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.012 摘要 ( )   PDF(514KB) ( )   根据抗病等位基因Pita、Pib与pita、pib感病等位基因在DNA序列上的差异，合成Pita引物YL155/YL87和YL183/YL87，Pib基因引物PibdomF/PibdomR和Lys145F/Lys145R。利用这两套分子标记检测了176份云南地方稻种抗性基因Pita和Pib的分布。结果表明，供试材料中72份含有Pita基因，占40.9%，其中99份粳稻中有28份含有Pita基因，占28.3%；77份籼稻中有44份含有该基因，占57.1%；抗性基因Pita在粳稻和籼稻品种中的分布频率存在明显差异，籼稻高于粳稻；Pita基因主要分布于玉溪、保山、临沧、思茅等地区。而176份供试材料中仅有33份含有Pib基因，占18.8%，其中99份粳稻中有18份含有该基因，占18.2%；77份籼稻中有15份含有该基因，占19.5%；Pib基因主要分布在滇西部的怒江、保山和昭通等地区。分别选取具有代表性的18及17份材料在温室进行Pita和Pib基因抗性鉴定，结果与分子鉴定结果基本相符。

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水稻纹枯病菌细胞壁降解酶组分分析、活性测定及其致病作用 杨媚1,#,杨迎青1, 2,#,郑丽1,李明海1,周而勋1,* 2012, 26(5): 599-605.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.013 摘要 ( )   PDF(1069KB) ( )   为明确水稻纹枯病菌细胞壁降解酶的种类及其对水稻叶片组织的致病作用，对水稻纹枯病菌的细胞壁降解酶进行了SDS聚丙烯酰胺垂直板凝胶电泳分析、酶活性测定、叶片浸解后的渗透性还原单糖和相对电导率的测定。水稻纹枯病菌细胞壁降解酶的电泳结果显示，提取的细胞壁降解酶混合物中至少含有10种不同分子量的组分。用3, 5二硝基水杨酸法(DNS法)测定了7种常见细胞壁降解酶的活性，结果显示,以羧甲基纤维素钠(CMC)为诱导底物，内切β1,4葡聚糖酶（Cx）活性最高，其次为多聚半乳糖醛酸酶(PG)和聚果胶甲基半乳糖醛酸酶 (polymethylgalacturonase, PMG)；以果胶为诱导底物，PG活性最强，PMG次之。通过比较不同底物对PG、Cx和PMG这三种主要细胞壁降解酶的诱导效果，发现Cx用1.0%CMC的诱导效果最好，PG和PMG用1.0%果胶的诱导效果最好。Cx的最佳反应温度是30℃，PG和PMG的最佳反应温度是50℃；Cx和PMG的反应时间定为40 min较为合适，PG反应时间定为60 min较为合适；当pH值达到5.0时PG酶活性最强，当pH值达到9.0时Cx酶活性最强，pH值为4.0～6.0时，PMG的酶活性达到最强。通过对酶处理后叶片的渗透性还原单糖和相对电导率的测定，发现细胞壁降解酶的确对水稻叶片组织造成了损伤，并且随着酶浓度的增加，损伤程度也逐渐加重。

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基于Web of Science的水稻研究态势分析 孙秀焕,路文如* 2012, 26(5): 606-614.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.014 摘要 ( )   PDF(454KB) ( )   基于2001-2010年10年间Web of Science 收录的水稻相关论文（基于水稻这一关键词），分析了这一领域影响力较高的国家/地区、科研机构、重点期刊、核心作者、发表论文；并根据Web of Science 的ESI数据库，总结水稻研究的前沿(热点)。结果表明,整体上，美国、日本、中国水稻科研居世界领先水平。日本和中国水稻科研机构发文量大，但美国科研机构论文质量较高，影响力较大。刊载水稻论文的优秀期刊集中分布在美国、英国、荷兰和德国。排名前20的高被引论文有9篇来自美国，日本和中国各3篇。水稻的研究集中分布在转基因、QTL、基因组、稻瘟病、栽培稻、活性氧、砷、铁、抗旱性等方面。

实验技术

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实时荧光定量PCR筛选稻曲病菌内参基因 顾志敏1,2,丁正中1,陈析丰1,郭龙彪2 ,曾大力2 ,钱前2,* ,马伯军1,* 2012, 26(5): 615-618.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.015 摘要 ( )   PDF(1793KB) ( )   通过实时定量PCR分析了稻曲病菌中5个传统内参基因18S rRNA、GAPDH、ubiquitin、βactin、αtubulin的mRNA差异表达情况，并利用geNorm软件分析了它们在4个发育时期和NaCl胁迫处理中的表达稳定性。结果表明，在菌龄为7 d、8 d、9 d、10 d的稻曲病菌中，αtubulin2和βactin表达稳定；在0.4 mol/L  NaCl溶液处理0 h、4 h、8 h、12 h、16 h后，βactin和αtubulin2表达稳定。因此，当利用荧光定量PCR分析比较稻曲病菌基因表达差异时，可选择αtubulin和βactin作为内参基因。

研究简报

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基于模板匹配的多目标水稻灯诱害虫识别方法的研究 吕军1 ,姚青1,刘庆杰1,薛杰1,陈宏明3,杨保军2,唐健2，* 2012, 26(5): 619-623.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.016 摘要 ( )   PDF(899KB) ( )   水稻灯诱害虫的识别与计数在水稻田间害虫监测中是非常重要的。由于水稻害虫被黑光灯诱集后姿态各异，存在虫体残缺现象，增加了图像自动识别的难度。在获取水稻灯诱害虫非粘连图像基础上，利用模板匹配和K折交叉验证方法进行多目标水稻灯诱害虫的识别。首先，提取每个水稻害虫图像中包括颜色、形态和纹理共156个特征参数；然后，利用主成分分析法进行数据降维，选取前6个主成分作为害虫特征参数；最后，根据每种灯诱害虫的姿态确定模板数，通过模糊C均值获得聚类中心作为模板参数，分别利用单模板和多模板匹配方法进行水稻害虫的识别。结果表明，针对姿态各异且有虫体残缺的多目标水稻灯诱害虫，多模板和单模板匹配法的识别率分别为83.1%和59.9%。

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利用AMMI模型分析我国杂交籼稻整精米率 卢林,朱智伟* ,段彬伍 2012, 26(5): 624-628.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.017 摘要 ( )   PDF(499KB) ( )   利用AMMI 模型分析了6种杂交籼稻在我国5个籼稻亚区平均整精米率，以评价我国杂交籼稻整精米率的稳定性、地区适应性等。结果表明，两优培九的整精米率较高且稳定性优；Ⅱ优838、丰两优1号的整精米率较高但稳定性较差；D优527、金优207的整精米率虽低但稳定性较好；冈优725的整精米率较低且稳定性最差。D优527、冈优725、金优207在浙、沪、苏稻亚区表现较好的适应性；两优培九、Ⅱ优838、丰两优1号在琼粤桂稻亚区、 闽台稻亚区、 皖赣鄂湘稻亚区、滇黔川渝稻亚区表现较好的适应性。皖赣鄂湘稻亚区、 滇黔川渝稻亚区的交互作用小且品种辨别力弱，另外3个则不然。因此，我国籼稻整精米率以基因型与环境的互作效应最大，基因效应其次，环境效应相对较小。

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水稻抗感纹枯病品种Ospgip1基因的表达特征 陈夕军1, 2,刘晓维1,左示敏2,童蕴慧1,潘学彪2,*,徐敬友1,* 2012, 26(5): 629-632.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.018 摘要 ( )   PDF(569KB) ( )   从水稻基因组DNA中扩增出1 184 bp的Ospgip1基因片段。该片段包含930 bp的完整开放阅读框，终止密码子为TAA，无内含子。RTPCR结果表明，Ospgip1基因在水稻抗、感纹枯病品种中均能表达，但不同生育期、不同部位表达量有差异。实时PCR结果显示，抗病品种YSBR1和中感品种Jasmine 85中Ospgip1的表达量要明显高于感病品种Lemont；稻苗黄化处理后，无论是抗病品种还是感病品种的Ospgip1表达量均显著提高；纹枯病菌侵染使得抗病品种Ospgip1表达量大大增加，而对感病品种影响不大。

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体外试验评价转基因大米Bt63的安全性 陈吴健1,郑伟2,*,吕沁风2,张明哲1,吴忠华2,徐琦2,吴志毅1,李禾2 2012, 26(5): 633-636.  DOI: 10.3969/j.issn.10017216.2012.05.019 摘要 ( )   PDF(336KB) ( )   用不同体外实验评价了转基因大米Bt63的细胞毒性和遗传毒性。分别以200、100、50、25、12.5 μg/mL转基因大米Bt63全蛋白作用于人淋巴细胞，并各培养1.5、6、24 h。然后用彗星试验检测DNA损伤，用微核试验检测染色体畸变，用CCK8及中性红试验检测细胞毒性损伤。在经过不同的培养时间后，阳性对照组淋巴细胞的遗传及细胞损伤指标与对照组相比存在显著差异。其中，CCK8试验、中性红试验测得细胞存活率存在着明显的损伤作用时间效应关系。转基因大米Bt63全蛋白暴露组淋巴细胞遗传及细胞损伤指标与非转基因大米全蛋白暴露组相比无明显差异，且与对照差异不显著。转基因大米Bt63与非转基因大米两者在遗传毒性及细胞毒性上性状相似，实质等同。转基因大米Bt63对人淋巴细胞无明显遗传毒性及细胞毒性作用。另外，该实验体系与传统的毒理学方法相比，经济、简便、快速，具有较高的实用价值。