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《中国农业科学院》 2000年
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外源Bt杀虫蛋白与棉花抗虫次生物的互作关系及转Bt基因棉花诱导抗虫性的研究

张永军  
【摘要】: 为了协调利用外源抗虫资源和棉花自身抗虫优势,有效保持和 利用转Bt基因棉抗虫优势。作者对我国种植的转Bt基因抗虫棉的 杀虫蛋白含量时空表达以及抗虫效果,外源Bt杀虫蛋白表达对棉花 自身的抗生物质—单宁、黄酮、萜烯类化合物以及挥发性它感物质 的影响,Bt杀虫蛋白和棉花抗虫次生物对棉铃虫幼虫在饲料中的复 合剂量作用,化学调节剂对转Bt基因抗虫棉植株内Bt杀虫蛋白和 抗虫次生物的诱导效果进行了初步研究。 采用酶联免疫(ELISA)法和室内生测法研究分析了4个转Bt 基因棉花株系新棉33~B、GK12、GK2和中棉所30不同生育期、不同 组织器官的Bt杀虫蛋白表达量、校正死亡率及它们之间的关系。结 果表明,杀虫蛋白表达量在棉花生育过程中有明显的时空动态变化。 总的趋势是苗期和蕾期杀虫蛋白表达量较高,花期呈下降趋势,花 铃期下降最为明显,到铃期和吐絮期含量略有回升。不同组织器官 的杀虫蛋白表达量也有显著的差异,其顺序为叶>铃、花心、花萼、 蕾>花瓣>苞叶。室内生物测定棉铃虫幼虫校正死亡率与其杀虫蛋白 表达量高度一致。转Bt基因棉花应加强中后期对棉铃虫的监测和补 充化学防治。 通过有机溶剂提取、柱色谱分离和和花色素反应鉴定得到棉花 缩合单宁。采用高效液相色谱法测定转Bt基因棉花缩合单宁的的 变化,结果表明三叶期到花铃期转Bt基因棉花的缩合单宁含量显 著低于同品种常规棉花,在一些组织器官中缩合单宁含量减少达 30%,说明Bt杀虫蛋白表达已影响到棉花中缩合单宁的合成代谢。 将不同浓度的棉花缩合单宁和Bt杀虫蛋白拌入人工饲料对棉铃虫 幼虫进行剂量反应试验,发现棉花缩合单宁和Bt杀虫蛋白之间有接 近显著水平的拮抗作用。 采用高效液相色谱法测定转Bt基因棉花主要抗虫黄酮类化合 物的的变化,结果表明外源Bt杀虫蛋白表达不会对棉花自身原有的 主要抗虫黄酮类物质(包括芸香苷、异槲皮苷和含量较少的槲皮素) 产生不利的影响,因此可以将Bt杀虫蛋白基因转入抗虫黄酮类物质 中国农业科学院博士学位论文 含量高的棉花品系。将不同浓度的会香昔分别与不同浓度的Bt杀虫 毒蛋白组成多个复合剂量组合拌入人工饲料对棉铃虫幼虫进行剂量 反应试验,证明苔香昔对棉铃虫幼虫有一定的抑制作用,而芙香苦 对B!杀虫蛋肉有增效作用。 测定转 B t基因棉花苯丙氨酸裂解酶(PA L)的变化,发现从子 叶期到花期棉叶组织中 PA L 活性水平呈现逐渐上升趋势,在花期出 现高峰后并保持到铃期。转 B!基因棉花不同时期叶组织中 PA L活性 水平与其对照余本没有显著差异,说明外源Bt杀虫蛋白表达不会影 响到棉花原有 PA L表达水平。 利用高效液相色谱(HPLC)技术对转 Bt 基因棉花抗虫惦烯类 化合物种类、含量以及时空动态进行了初步研究并且探讨了外源BI 杀虫蛋白表达对棉花原有的总杀实夜蛾素、棉酚及总抗虫枯烯类合 成量的影响。结果表明,被研究抗虫棉品种抗虫枯烯类化合物在不 同品种、不同组织器官间含量差异较大。叶片中杀实夜蛾素(包括 H4、H;、H3、H。)含量较高,花及蕾中棉酚含量的比例明显高于叶 片。总抗虫枯烯类(包括棉酚、半棉酚酮、杀实夜峨素H;、H。、H;、 HI以及甲氧基半棉酚酮等)均以铃、项叶含量最高,蕾、花柱等器 官次之。说明抗虫砧烯类化合物在棉花不同品种、同一品种不同器 官中所起的抗虫作用不同。显著性分析发现,外源Bt杀虫蛋白表达 对棉花原有的总杀实夜蛾素、棉酚及总抗虫惦烯类合成量不存在不 利的影响,因此可以将Bt杀虫蛋白基因转入抗虫枯烯类物质含量高 的棉花品系或者将转Bt基因棉花与富含抗虫秸烯类物质的棉花品种 杂交。将不同浓度的棉酚与不同浓度的Bt杀虫蛋白组成多个复合剂 量组合拌入人l:饲料对棉铃虫幼虫进行剂量反应试验。结果表明, 棉酚对棉铃虫幼虫的抗虫作用达到极显著水平,棉酚和Bt杀虫蛋白 之间没有交互作用,表明饲料中棉酚和Bt杀虫蛋白对棉铃虫的作用 是可加的。 应用水杨酸和缩节胺处理转Bt 基因棉花,初步探讨了棉花植 株诱导后顶端嫩叶中Bt杀虫蛋白和主要抗虫次生物发生的变化。水 杨酸和缩节胺处理不能明显影响转Bt基因棉花顶端嫩叶中Bt杀虫 蛋白的表达量;适宜浓度的水杨酸和缩节胺处理能够明显提高转BI 基因棉花顶端嫩叶中缩合单宁和芙香茸的含量;适宜浓度的水杨酸 外源Bt杀虫蛋白与棉花抗虫次生物的互作关系及转Bt基因棉花诱导抗虫性的研究 处理还能够明显提高转Bt基因棉花顶端嫩叶中总抗虫陌烯物质的含 量;而缩节胺处理对转Bt基因棉花顶端嫩叶中总抗虫砧烯物质的含 挝影响不人。水杨酸和缩节胺能够在一定程度诱导棉花抗虫次生物 的表达。 棉花植株抨发性它感物质现蕾期前在叶片中以a.菠烯人主导地 位,而现蕾后,蕾、花和铃中主要以p-月桂烯为主。研究初步发 现外源Bt杀虫蛋白表达对棉花白身主要挥发性它感物质的合成不会 造成不利影响。
【学位授予单位】:中国农业科学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:S476;S562.035.3

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【引证文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王文锋;棉花ADP核糖基化因子基因GhARF的克隆[D];西南农业大学;2002年
2 姜鸿君;新疆库尔勒垦区机采棉(陆地棉)综合农艺关键技术的研究[D];中国农业大学;2005年
3 赵宏;我国棉花抗枯黄萎病部分骨干品种的AFLP研究[D];河北农业大学;2002年
4 王香河;棉花留叶枝对产量的超补偿效应研究[D];中国农业科学院;2003年
5 李继军;邯郸棉田多熟种植制度调查及推广问题研究[D];中国农业大学;2005年
6 张海娜;种子粒度对棉花“铃—叶系统”协调性的影响[D];河北农业大学;2005年
7 赵家博;基于条形码的棉花加工与其质量信息管理系统的研究与开发[D];山东大学;2005年
8 郭新正;棉花膜下滴灌施肥技术及苗期冻伤研究[D];西北农林科技大学;2005年
9 李雪琴;石河子垦区棉花膜下滴灌施肥技术研究[D];中国农业大学;2005年
10 张培通;淮北沿海棉区棉花2250kg·hm~(-2)高产优质适宜密度筛选及其综合评判[D];南京农业大学;2000年
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