Bt棉生殖器官殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量特征及高溫的影響.pdf

1、本文以不同Bt基因來(lái)源不同類(lèi)型棉花品種為試驗(yàn)材料，研究大田條件下棉花生殖器官殺蟲(chóng)蛋白的表達(dá)量及其與氮代謝的關(guān)系，同時(shí)以不同類(lèi)型棉花品種為試驗(yàn)材料，研究高溫逆境脅迫對(duì)棉花生殖器官Bt蛋白表達(dá)量及其與氮代謝的關(guān)系。供試棉花品種分別為國(guó)產(chǎn)抗蟲(chóng)棉：泗抗1號(hào)(常規(guī)品種)、泗抗3號(hào)(雜交種)和美國(guó)抗蟲(chóng)棉品種：99B(常規(guī)品種)、岱雜1號(hào)(雜交種)，分別以代號(hào)SK-1、SK-3、99B和DZ-1表示。試驗(yàn)于2009-2010年在揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)田和

2、江蘇省栽培生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，采用盆栽和大田試驗(yàn)相結(jié)合。大田試驗(yàn)于盛蕾期和盛鈴期測(cè)定生殖器官殺蟲(chóng)蛋白含量及其氮代謝相關(guān)物質(zhì)；高溫脅迫試驗(yàn)同樣于盛蕾期和盛鈴期，應(yīng)用人工氣候室設(shè)計(jì)不同高溫水平(34℃、36℃、38℃、40℃)脅迫24小時(shí)，探討B(tài)t棉生殖器官殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量及與氮代謝關(guān)系。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.對(duì)4個(gè)不同Bt基因來(lái)源不同類(lèi)型棉花品種15日蕾和10日鈴中的殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量測(cè)定表明，殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量都是以來(lái)源于美國(guó)的B

3、t棉品種岱雜1號(hào)和99B殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量高，其中又以雜交種岱雜1號(hào)更高(蕾中為196.73ng/gFw，鈴殼和纖維中分別為163.16ng/gFw和175.24ng/gFw)；來(lái)源于中國(guó)的Bt棉品種泗抗3號(hào)和泗抗1號(hào)較低，其中又以常規(guī)種泗抗1號(hào)最低(蕾中為176.57ng/gFw，鈴殼和纖維中分別為138.67ng/gFw和144.03ng/gFw)。此外蕾鈴中殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量明顯低于葉片，僅為葉片含量的25.76％-32.88％。對(duì)氮代謝

4、相關(guān)物質(zhì)和關(guān)鍵酶研究進(jìn)一步表明，生殖器官殺蟲(chóng)蛋白含量高的，氨基酸和蛋白質(zhì)含量也高，谷氨酸丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶(GPT)、谷氨酸草酰乙酸轉(zhuǎn)氨酶(GOT)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)的活性，蛋白酶和肽酶活性也高，品種間同樣表現(xiàn)為：美棉高于國(guó)產(chǎn)棉，雜交種高于常規(guī)種。相關(guān)性分析表明：游離氨基酸、可溶性蛋白含量、谷氨酸丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶(GPT)和谷氨酸合成酶(GOGAT)的活性與殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)分別為r1=

5、0.543**、r2=0.692**、r3=0.671**、r6=0.704**)；而谷氨酸草酰乙酸轉(zhuǎn)氨酶(GOT)和谷氨酰胺合成酶(GS)與殺蟲(chóng)蛋白的表達(dá)量成正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性不顯著(相關(guān)系數(shù)分別為r4=0.191和rs=0.191)；蛋白酶和肽酶的活性與殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)分別為r7=-0.291和r8=-0.095)?？梢?jiàn)，蕾鈴中氮代謝強(qiáng)度會(huì)影響的Bt棉生殖器官的抗蟲(chóng)性。
　　 2.對(duì)2個(gè)不同類(lèi)型B

6、t棉品種在盛蕾期和盛鈴期4個(gè)不同高溫水平下脅迫24小時(shí)的15日蕾和10日鈴中的殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量測(cè)定表明，殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量都有明顯的下降，且隨著溫度水平的提高，下降的幅度也更大，且在36℃以上時(shí)加劇下降。殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量在品種間以常規(guī)Bt棉品種泗抗1號(hào)的下降幅度較大：盛蕾期泗抗1號(hào)蕾和蕾對(duì)位葉中殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量在36℃過(guò)后的高溫逆境條件下，與相應(yīng)對(duì)照相比分別下降了20.88％和29.43％；盛鈴期鈴殼、纖維和鈴對(duì)位葉中殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量與相應(yīng)對(duì)照相比

7、分別下降了33.43％、38.49％和34.58％?？梢?jiàn)，蕾鈴中殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量明顯低于葉片，僅為葉片含量的28.34％-35.26％。此外，盛蕾期棉蕾和盛鈴期棉鈴的Bt蛋白表達(dá)量下降幅度以盛鈴期較為顯著，說(shuō)明盛鈴期高溫逆境會(huì)大幅度降低Bt蛋白的表達(dá)量，進(jìn)而影響到棉花的抗蟲(chóng)性。對(duì)高溫脅迫下生殖器官氮代謝相關(guān)物質(zhì)和關(guān)鍵酶研究進(jìn)一步表明，生殖器官殺蟲(chóng)蛋白含量下降幅度大的，可溶性蛋白含量下降幅度也大，谷氨酸丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶(GPT)、谷氨酸草酰乙酸

8、轉(zhuǎn)氨酶(GOT)、谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)的活性下降幅度也大，游離氨基酸含量、蛋白酶和肽酶活性增加幅度也較大，品種間同樣表現(xiàn)為常規(guī)種的變化幅度較大。這可能與高溫逆境降低蛋白質(zhì)的合成、促進(jìn)蛋白質(zhì)的分解密切相關(guān)。相關(guān)性分析結(jié)果表明：高溫逆境條件下，可溶性蛋白含量、谷氨酸丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶(GPT)、谷氨酸草酰乙酸轉(zhuǎn)氨酶(GOT)和谷氨酸合成酶(GOGAT)的活性與殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)分別為r2=0

9、.884**、r3=0.688**、r4=0.468**、r6=0.453**)；谷氨酰胺合成酶(GS)與殺蟲(chóng)蛋白的表達(dá)量成正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性不顯著(相關(guān)系數(shù)為r5=0.273)；而游離氨基酸含量、蛋白酶和肽酶的活性與殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(相關(guān)系數(shù)分別為r1=-0.608**、r7=-0.558**、r8=-0.460**)?？梢?jiàn)，高溫逆境條件會(huì)顯著降低蕾鈴中的Bt蛋白的表達(dá)量，這可能與高溫逆境降低蛋白質(zhì)的合成、促進(jìn)蛋白