不同抗蟲棉品種殺蟲蛋白表達(dá)研究及影響抗蟲性分析.pdf

1、外源基因在植物體內(nèi)的表達(dá)受多種因素的影響，如插入位點(diǎn)、拷貝數(shù)、外界環(huán)境等。本實(shí)驗(yàn)室將人工修飾的Cry1Ab/Ac、CpTI等外源基因?qū)胛覈饕?jīng)濟(jì)作物棉花中，成功培育出具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的單價(jià)、雙價(jià)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，并有近200個(gè)品種通過了國家或省級(jí)審定。但是，研究發(fā)現(xiàn)，不同抗蟲棉品種的殺蟲蛋白表達(dá)量存在較大差異，且在近幾年的媒體報(bào)道中，有少部分農(nóng)戶反映存在“轉(zhuǎn)基因抗蟲棉不抗蟲”的現(xiàn)象，尤其在山東的個(gè)別地方甚至出現(xiàn)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉田地中棉鈴

2、蟲肆虐的景象。
　　 為了更好地服務(wù)于育種和生產(chǎn)，闡明不同抗蟲棉品種中殺蟲蛋白存在差異的主要原因、分析生產(chǎn)上“抗蟲棉不抗蟲”的本質(zhì)，本文首先以我國主推的國產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花品種（31份）和美國轉(zhuǎn)基因抗蟲棉花品種（1份）為研究材料，深入分析了Bt殺蟲蛋白在我國三大棉區(qū)目前推廣品種的時(shí)空表達(dá)；其次，利用S25、P80兩套遺傳背景迥異的轉(zhuǎn)基因世代材料、L2000-2系譜和魯棉研系譜兩套不同流域棉區(qū)的系譜材料，分析了遺傳背景和環(huán)境等因素對(duì)

3、殺蟲蛋白表達(dá)量的影響；第三，通過人為混雜不同比例的非抗蟲棉，研究了品種抗蟲純度對(duì)抗蟲棉田間整體抗蟲表現(xiàn)的影響；最后，對(duì)2008、2009年新選育的102份品種（系）進(jìn)行了轉(zhuǎn)基因安全評(píng)價(jià)，初步檢測(cè)、監(jiān)測(cè)了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉環(huán)境釋放的安全性。獲得如下主要研究結(jié)果：
　　 1）我國轉(zhuǎn)基因抗蟲棉BT 殺蟲蛋白的表達(dá)具有時(shí)空特異性。三大棉區(qū)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉BT 殺蟲蛋白時(shí)空表達(dá)趨勢(shì)基本一致，即在時(shí)間上呈前期表達(dá)量高、后期表達(dá)量低的趨勢(shì)；在空間上葉的

4、表達(dá)量最高，蕾次之，之后是花，鈴的表達(dá)量最低。三大棉區(qū)間BT 殺蟲蛋白表達(dá)量的平均水平在不同器官的各個(gè)時(shí)期差異不顯著。美棉品種99B的蕾鈴殺蟲蛋白表達(dá)量低于國產(chǎn)轉(zhuǎn)基因品種南抗3 號(hào)及兩個(gè)對(duì)照品種（GK12、sGK321），但高于大部分其他國產(chǎn)品種。
　　 2）利用S25、P80 兩套遺傳背景不同的轉(zhuǎn)基因世代材料進(jìn)行殺蟲蛋白表達(dá)量分析，結(jié)果表明：隨著轉(zhuǎn)基因材料選育世代數(shù)的增加，葉、蕾、花、鈴等不同組織在棉花發(fā)育的不同時(shí)期，BT 殺

5、蟲蛋白的表達(dá)量會(huì)呈現(xiàn)出一些變化，但多數(shù)相關(guān)性不顯著，說明選育世代對(duì)BT 殺蟲蛋白表達(dá)量的影響程度可能較低。同時(shí)，兩套不同遺傳背景材料的變化存在一定差異，推斷選育世代變化對(duì)BT 殺蟲蛋白表達(dá)量的影響可能存在遺傳背景的互作效應(yīng)。
　　 3）利用L2000-2 系譜和魯棉研系譜兩套不同流域棉區(qū)的系譜材料進(jìn)行殺蟲蛋白表達(dá)量分析，結(jié)果表明西北內(nèi)陸棉區(qū)的轉(zhuǎn)基因品種L2000-2 系譜的BT 殺蟲蛋白表達(dá)量極顯著高于黃河流域的魯棉研系譜品種，

6、而同一系譜內(nèi)的材料， BT 殺蟲蛋白表達(dá)量則較相似。由此說明遺傳背景是引起B(yǎng)T 殺蟲蛋白表達(dá)量在不同材料中出現(xiàn)較大差異的主要原因之一。同時(shí)，對(duì)兩套系譜材料在不同年份和地點(diǎn)的殺蟲蛋白表達(dá)量進(jìn)行分析，結(jié)果表明不同系譜材料受環(huán)境的影響程度不同，可能存在遺傳背景與環(huán)境間的互作效應(yīng)。
　　 4）品種抗蟲純合度試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著種子純度的降低，棉鈴蟲的危害等級(jí)逐漸升高，棉鈴蟲的死亡率逐漸降低，致使品種的產(chǎn)量顯著降低。解析產(chǎn)量降低的因素，發(fā)現(xiàn)

7、主要是由于品種混雜使得抗蟲性下降，果枝數(shù)減少，空果枝數(shù)增多，單株鈴數(shù)減少，導(dǎo)致最終產(chǎn)量大幅降低。由此可見，種子抗蟲純度的高低直接影響抗蟲棉的田間整體抗蟲性，種子抗蟲純度降低，將會(huì)直接導(dǎo)致“抗蟲棉不抗蟲”的現(xiàn)象發(fā)生。
　　 5）對(duì)我國新選育的一些抗蟲棉品種（系）進(jìn)行轉(zhuǎn)基因安全評(píng)價(jià)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示：這些抗蟲棉品種中殺蟲蛋白的表達(dá)量與當(dāng)?shù)刂髟缘目瓜x棉品種（中棉45和GK19）差異不顯著，即對(duì)棉鈴蟲具有較好的殺蟲效果。棉鈴蟲的校正死

8、亡率平均在80%以上，危害級(jí)別保持在2 級(jí)以下，屬于抗性水平。
　　 綜上所述，本文對(duì)我國主推的抗蟲棉品種中殺蟲蛋白的表達(dá)量進(jìn)行了較為全面的檢測(cè)和分析，結(jié)果表明這些抗蟲棉品種均具有較高的殺蟲蛋白表達(dá)量，對(duì)棉鈴蟲具有較強(qiáng)的抑制性，能滿足生產(chǎn)上防控棉鈴蟲的需求。但品種間在不同組織器官以及不同發(fā)育時(shí)期殺蟲蛋白表達(dá)量存在差異。同時(shí)，本文跟蹤的新選育的抗蟲棉材料的安全性評(píng)價(jià)，也表明不同抗蟲棉品系的殺蟲蛋白表達(dá)量不同。以上兩方面的數(shù)據(jù)均說明