高溫脅迫對轉(zhuǎn)Bt基因棉生殖器官Bt殺蟲蛋白表達量及氮代謝的影響.pdf

1、以Bt基因來源于我國的抗蟲棉品種泅抗1號（常規(guī)種）、泗抗3號（雜交種）和Bt基因來自于美國的Bt抗蟲棉品種99B（常規(guī)種）、岱雜1號（雜交種）為材料，于2011-2012年在揚州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，采用盆栽試驗，于盛蕾期和盛鈴期，應(yīng)用人工氣候室分別設(shè)計不同高溫水平(2011年為34℃、36℃、38℃、40℃，2012年為34℃、36℃、38℃、40℃、42℃、44℃)脅迫棉株24小時，在獲得臨界高溫基礎(chǔ)上，以臨界高溫持續(xù)脅迫3、5、7天，探討高

2、溫逆境對轉(zhuǎn)Bt基因棉生殖器官Bt殺蟲蛋白表達量變化及其氮代謝生理特征。主要研究結(jié)果如下：
　?、排c相應(yīng)對照(32℃)相比，在34℃、36℃、38℃和40℃脅迫下，國產(chǎn)Bt棉常規(guī)種泗抗1號棉蕾中Bt殺蟲蛋白表達量分別下降了3.84％、8.20％、35.36％和47.18％;鈴殼Bt殺蟲蛋白的表達量分別下降了6.53％、12.71％、53.02％和69.45％;纖維Bt殺蟲蛋白的表達量分別下降了9.12％、18.99％、49.44％和

3、70.03％;雜交種泗抗3號棉蕾Bt殺蟲蛋白的表達量分別下降了1.71％、4.51％、34.21％和42.74％。鈴殼Bt殺蟲蛋白表達量分別下降了4.00％、8.14％、14.27％和64.76％。纖維的Bt殺蟲蛋白表達量分別下降了6.81％、12.99％、20.56％和67.18％。Bt基因來源于美國的2個不同類型品種及2012年6個高溫水平脅迫下也表現(xiàn)相同的結(jié)果。即盛蕾期棉蕾常規(guī)種和雜交種都表現(xiàn)為溫度在38℃以上時Bt蛋白表達量顯著

4、下降，盛鈴期常規(guī)種棉鈴在38℃、雜交種40℃以上時下降幅度明顯提高。Bt基因來源于美國的常規(guī)種99B和雜交種DZ-1表現(xiàn)相似的結(jié)果。因此，無論是常規(guī)種還是雜交種，棉蕾中Bt殺蟲蛋白含量在38℃以上時急劇下降;常規(guī)種棉鈴中Bt殺蟲蛋白含量在38℃以上時急劇下降，雜交種棉鈴中Bt殺蟲蛋白含量在40℃以上時急劇下降。表明溫度38℃可能是Bt棉蕾中Bt蛋白表達量受高溫影響的臨界點，38-40℃是Bt棉鈴受高溫影響的臨界點。高溫脅迫下生殖器官氮代

5、謝相關(guān)物質(zhì)和關(guān)鍵酶研究進一步表明，Bt殺蟲蛋白表達量下降幅度大的，可溶性蛋白含量、谷氨酸丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶(GPT)活性、谷氨酸草酰乙酸轉(zhuǎn)氨酶(GOT)活性下降幅度也大，游離氨基酸含量、蛋白酶活性、肽酶活性增加幅度較大。品種間同樣表現(xiàn)為常規(guī)種的變化幅度較大。相關(guān)性分析表明:高溫脅迫下，棉鈴可溶性蛋白含量、谷氨酸丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶(GPT)活性、谷氨酸草酰乙酸轉(zhuǎn)氨酶(GOT)活性與Bt殺蟲蛋白表達量呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)分別為0.946**、

6、0.940**、0.929**）;而游離氨基酸含量、蛋白酶活性、肽酶活性與Bt殺蟲蛋白表達量呈極顯著的負相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)分別為-0.883**、-0.883**、-0.884**）。可見，高溫逆境顯著降低棉花生殖器官中的殺蟲蛋白含量，這可能是由于高溫增強蛋白質(zhì)的分解，降低蛋白質(zhì)的合成。不同Bt來源、不同類型品種間相比，以Bt來源于中國的Bt棉受高溫影響大，不同類型品種間以Bt棉常規(guī)品種受高溫影響大。
　?、茖?個不同類型Bt棉品

7、種于盛蕾期38℃、盛鈴期39℃臨界高溫水平下持續(xù)脅迫3、5、7天的結(jié)果表明，蕾和鈴中Bt殺蟲蛋白含量在3日內(nèi)下降幅度較大，而后下降幅度趨于平緩。與對照相比，雜交種泗抗3號持續(xù)脅迫3、5、7天蕾中Bt殺蟲蛋白含量分別下降18.71％、25.36％和32.67％;常規(guī)種泗抗1號分別下降26.54％、33.20％和42.15％。鈴殼和纖維中Bt殺蟲蛋白表達量下降趨勢與蕾基本一致。高溫持續(xù)脅迫下生殖器官氮代謝相關(guān)物質(zhì)和關(guān)鍵酶研究同樣表明，可溶性

8、蛋白含量、谷氨酸丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶(GPT)活性、谷氨酸草酰乙酸轉(zhuǎn)氨酶(GOT)活性明顯下降，游離氨基酸含量、蛋白酶和肽酶活性顯著增加，如泗抗3號蕾中可溶性蛋白含量與相應(yīng)對照相比分別下降了21.00％、28.43％、42.41％，游離氨基酸含量與相應(yīng)對照相比分別上升了73.50％、96.39％、111.47％。相關(guān)性分析同樣表明，高溫持續(xù)逆境條件下，可溶性蛋白含量、谷氨酸丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶(GPT)活性、谷氨酸草酰乙酸轉(zhuǎn)氨酶(GOT)活性與Bt殺蟲