棉鈴蟲(chóng)鈣粘蛋白基因r1突變對(duì)CrylAc毒素和原毒素抗性水平及對(duì)精子競(jìng)爭(zhēng)的影響.pdf

1、表達(dá)Bt毒素Cry1Ac的Bt棉花在我國(guó)的推廣種植有效地控制了棉鈴蟲(chóng)的為害，減少了化學(xué)農(nóng)藥的使用，降低了生產(chǎn)成本。Bt棉在其整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)持續(xù)表達(dá)Bt毒素，靶標(biāo)害蟲(chóng)棉鈴蟲(chóng)長(zhǎng)期處于Bt選擇壓下必將導(dǎo)致其對(duì)Bt毒素產(chǎn)生抗性，棉鈴蟲(chóng)是否產(chǎn)生抗性將直接影響B(tài)t棉的使用壽命。研究棉鈴蟲(chóng)Bt抗性的機(jī)理及其對(duì)適合度的影響，對(duì)于開(kāi)發(fā)早期抗性檢測(cè)技術(shù)、預(yù)測(cè)抗性進(jìn)化方向和速度具有重要意義。
　　室內(nèi)篩選的SCD-r1品系為鈣粘蛋白突變(r1)品系，本文

2、利用Cry1Ac原毒素對(duì)SCD-r1品系進(jìn)行連續(xù)10代的篩選，比較了篩選前后該品系毒素和原毒素抗性水平的差異，以及中腸蛋白酶活性、中腸酶液對(duì)原毒素的降解差異。為了明確鈣粘蛋白缺失突變是否會(huì)引起SCD-r1品系繁殖力方面的適合度代價(jià)，利用分子標(biāo)記對(duì)不同雜交組合的后代進(jìn)行鑒定，分析了野生型鈣粘蛋白基因(s)和突變基因(r1)對(duì)精子競(jìng)爭(zhēng)的影響。本文的研究結(jié)果對(duì)于明確Cry1Ac毒素與鈣粘蛋白的互作、了解基于鈣粘蛋白基因突變的Bt抗性的進(jìn)化規(guī)律

3、具有重要的意義。
　　1.棉鈴蟲(chóng)SCD-r1品系對(duì)Cry1Ac毒素和活化毒素抗性的差異
　　棉鈴蟲(chóng)SCD-r1品系為鈣粘蛋白缺失突變品系，對(duì)Cry1Ac活化毒素具有422的抗性，對(duì)Cry1Ac原毒素只有22倍左右的抗性，兩者抗性水平相差19倍。用Cry1Ac原毒素對(duì)SCD-r1品系連續(xù)篩選10代，其對(duì)原毒素抗性上升至69倍，對(duì)活化毒素的抗性上升至618倍，兩者抗性水平的差異下降至9倍。為了探究SCD-r1抗性品系對(duì)Cry1A

4、c原毒素和活化毒素抗性水平差異的可能原因，比較了SCD-r1品系及其篩選品系和SCD敏感品系三者之間中腸蛋白酶活性及對(duì)原毒素活化的差異。3個(gè)品系中SCD-r1品系胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶活力均高于SCD品系和SCD-r1篩選品系，但三者之間差異小于2倍;3個(gè)品系總蛋白酶活性相近，無(wú)顯著差異;因此，各品系中腸蛋白酶活性與Cry1Ac原毒素和活化毒素的抗性水平?jīng)]有相關(guān)性。在離體條件下比較了3個(gè)品系中腸酶液對(duì)Cry1Ac原毒素降解的差異。結(jié)果顯

5、示，SCD-r1篩選品系和SCD品系中腸酶液對(duì)原毒素的活化速率略低于SCD-r1品系，但三者的中腸蛋白酶均能把原毒素活化為大小相同的活化毒素，延長(zhǎng)作用時(shí)間均未發(fā)現(xiàn)活化毒素的進(jìn)一步降解;該結(jié)果表明中腸蛋白酶對(duì)Cry1Ac的活化、降解與SCD-r1品系及SCD-r1篩選品系對(duì)Cry1Ac原毒素與活化毒素抗性水平差異的關(guān)系不大。因此推斷，棉鈴蟲(chóng)SCD-r1品系對(duì)Cry1Ac毒素和活化毒素抗性水平差異的主要原因在于兩種毒素與中腸受體的差異性互作

6、。
　　2.棉鈴蟲(chóng)鈣粘蛋白突變對(duì)精子競(jìng)爭(zhēng)的影響
　　鈣粘蛋白是一種細(xì)胞“粘結(jié)劑”，對(duì)維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整起著重要作用，并參與細(xì)胞識(shí)別，信號(hào)傳遞等多種生理功能，已有報(bào)道指出，鈣粘蛋白突變會(huì)導(dǎo)致昆蟲(chóng)Bt抗性品系的適合度下降。本實(shí)驗(yàn)所用的SCD-r1抗性品系是由鈣粘蛋白突變引起的，推測(cè)鈣粘蛋白缺失可能會(huì)引起棉鈴蟲(chóng)發(fā)育繁殖等方面的適合度代價(jià)。本文以?xún)刹糠值膶?shí)驗(yàn)研究鈣粘蛋白缺失突變對(duì)棉鈴蟲(chóng)精子競(jìng)爭(zhēng)的影響:1.源自?xún)深^不同基因型（rr型、s

7、s型）的雄蟲(chóng)之間的父權(quán)競(jìng)爭(zhēng)。2.源自同一雜合雄蟲(chóng)（rs）的r型和s型兩種基因型精子之間的精子競(jìng)爭(zhēng)。結(jié)果顯示:兩頭不同的雄蟲(chóng)競(jìng)爭(zhēng)同一雌蟲(chóng)時(shí)，最終只有其中一頭雄蟲(chóng)決定了全部的子代基因型，父權(quán)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果并不受交配次序影響，父權(quán)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果主要受雌蟲(chóng)基因型影響，更傾向于選擇異基因型雄蟲(chóng)的精子。來(lái)源于同一雄蟲(chóng)的兩類(lèi)精子r型、s型與一頭純合的雌蟲(chóng)交配時(shí)，后代中兩種基因型比例并不全都是1∶1，在與rr型雌蟲(chóng)交配時(shí)，s型精子有著明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。這些結(jié)果均顯示