转Bt基因棉Bt毒蛋白表达量的时空变化

采用抗体夹心ELISA技术,对转Bt基因抗虫棉植株中Bt毒蛋白含量进行了测定.结果表明,Bt基因在所有检测到的器官中均有表达,但是不同器官中的Bt毒蛋白含量明显不同.在苗期全展功能叶中Bt毒蛋白含量最高,根、茎和叶柄中Bt毒蛋白含量较低;在花铃期当日开花的子房中Bt毒蛋白含量较高,雌雄蕊中Bt毒蛋白较低,花瓣及苞叶Bt毒蛋白含量最低.表明Bt基因在不同器官中的表达强度存在差异.不同生育期的功能叶中Bt毒蛋白含量差异显著,Bt毒蛋白含量在苗期叶片中最高,蕾期次之,花铃期最低.随着棉花生长发育进程的推进,Bt基因在叶片中的表达强度逐渐减弱.Bt基因在棉花体内的表达随着器官的不同、生育时期的不同而表现出时空动态变化.这可能是人们所观察到的转Bt基因抗虫棉对棉铃虫抗性呈时空动态变化的根本原因.     

2005-2020年转Bt基因棉花抗虫性变化及其与产量性状的相关性分析

为了给转Bt基因棉花在科研和生产上多世代可持续利用提供依据,以转Bt基因棉花品种银山8号为试验材料,从2005年开始,连续16年进行跟踪研究。结果表明,随种植世代的增加,生物测定银山8号第2～4代棉铃虫幼虫校正死亡率、铃期叶片和铃期小铃杀虫蛋白表达量均有不同程度的线性上升趋势,同时皮棉产量线性回归也呈增长趋势;苗期叶片、蕾期叶片和蕾期小蕾杀虫蛋白表达量呈线性下降趋势。相关性分析表明,抗虫棉的抗虫性与皮棉产量间均呈正相关,株铃数和衣分是构成皮棉产量的重要因子,与皮棉产量的相关性分别达到极显著和显著水平。外源Bt基因转入棉花后能稳定遗传给后代,通过卡那霉素鉴定和系统选择可以持续保持转Bt基因棉花多世代的抗虫性,甚至通过提纯复壮逐年优选,可实现转Bt基因抗虫棉特定生育时期或部分棉花器官抗虫性的提高。     

抗虫棉外源Cry1A融合杀虫蛋白在土壤中的降解动态

 以转Bt基因棉GK12和转Bt+CpTI基因棉中棉所41为试验材料,以其亲本材料（泗棉3号、中棉所23）为对照,采用ELISA测定方法,研究了抗虫棉外源Bt杀虫蛋白在土壤中的降解动态。结果表明：在土壤掩埋条件下,转Bt 基因棉和转双价基因棉叶片中Bt杀虫蛋白的降解动态基本一致,降解周期达6个月;叶片掩埋后1～3个月,杀虫蛋白降解最迅速,4～6个月降解缓慢,第7个月已检测不到。不同生育期两者根系中Bt杀虫蛋白含量变化趋势基本一致,5月最高,6－9月迅速下降,10月至次年3月逐渐下降,至次年4月已检测不到。土壤中Bt杀虫蛋白的降解动态基本一致,两类抗虫棉播种前土壤中均检测不到Bt杀虫蛋白,苗期开始Bt杀虫蛋白的含量逐渐增加,至花期均达到最高峰,铃期以后逐渐下降。棉花收获后6个月内,两类抗虫棉田土壤中Bt杀虫蛋白含量迅速降低,到次年4月已检测不到。     

转Bt基因棉杀虫蛋白含量时空分布及对棉铃虫产生抗性的影响

采用ＥＬＩＳＡ法（酶链免疫法）、室内初孵棉铃虫生测法和田间棉铃虫为害调查方法，研究和分析了中国构建的 Ｂｔ（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｔｈｕｒｉｎｇｉｅｎｓｉｓ）基因抗虫棉品系ＧＫ３和美国构建的Ｂｔ基因棉品系新棉３３Ｂ的不同生育期以及花铃期不同器官的杀虫蛋白含量、校正死亡率和田间受害率变化趋势以及它们之间的关系。结果表明，转Ｂｔ基因棉Ｂｔ杀虫蛋白含量在棉花生育过程中呈时空动态变化，在时间分布上，各生育期顶尖平展叶表现为：初花期＞蕾期、花铃期＞苗期＞吐絮期；在花铃期，各器官表现为：功能叶、茎尖＞小蕾、幼铃＞花蕊、花瓣、苞叶、老叶。室内生测幼虫校正死亡率与棉株Ｂｔ杀虫蛋白含量高度一致；田间表现与Ｂｔ杀虫蛋白含量有一定的差异，除主要受Ｂｔ杀虫蛋白影响外，棉铃虫取食选择性，以及残存高龄幼虫为害和棉株各部位营养结构等也影响其抗虫性，造成后期棉铃虫主要为害花、蕾和幼铃，两材料抗虫性表现较为一致。     

转Bt基因棉不同品种杀虫蛋白季节性表达及其对棉铃虫的控制作用

实验室条件下研究了不同品种转Bt基因棉花对棉铃虫抗性的差异、不同生育期棉花抗虫性的变化及Bt毒蛋白季节性表达。结果显示,不同品种转Bt基因棉在不同发育阶段,其棉叶均有阻止棉铃虫取食的作用,表现了明显的抗性,但其抗性强弱存在明显差异。DP 99B抗性表现最好,Hanza154抗性相对较差,6 d平均校正死亡率分别为89.23%和75.91%。转基因棉不同品种对棉铃虫的抗性在时间上呈现动态变化,以植株发育阶段划分,表现为蕾期盛花期花铃期铃期。ELISA测定结果表明,Bt毒蛋白在转基因棉不同器官中的含量差异显著,叶片中Bt毒蛋白的表达量显著大于其它组织器官。随着棉花生长发育的推进,叶片(鲜重)中Bt毒蛋白含量则明显降低,表现为七叶期三叶期蕾期铃期花铃期。     

回交次数对转Bt基因抗虫棉抗性及经济性状的影响

以中国转Bt(Bacillusthuringiensis)基因棉GK3和美国转Bt基因棉33B为非轮回亲本,非抗虫品种中棉所17和中棉所19为轮回亲本,培育了两套回交世代材料。研究了回交材料各世代Bt基因棉杀虫蛋白含量和抗虫效果,以及回交次数与主要经济性状、Bt杀虫蛋白含量之间的关系。结果表明:杀虫蛋白含量随转Bt基因棉回交次数的增加,呈现下降趋势,两套材料表现较一致。以GK3为亲本的回交世代材料中,回交2次时,Bt杀虫蛋白含量下降到GK3的1/5～1/4,降低达显著水平。各世代室内生测抗虫效果,与Bt杀虫蛋白含量呈高度一致。回交次数与Bt杀虫蛋白含量、子、皮棉产量、单株铃数呈负相关,并达显著或极显著水平,与铃重、衣分呈正相关。选用的亲本材料纤维品质较一致,在回交各世代中,差异不明显。综合分析表明,在本文研究的回交材料中,回交次数少效果比较理想,主要性状已基本达到育种要求,回交次数多,虽然某些经济性状有所改善,但抗虫性已明显降低。     

温湿度处理对Bt棉杀虫蛋白表达的影响

 以转Bt基因抗虫棉杂交种泗杂3号为试验材料,在人工气候室内设置4 种温度和湿度组合（高温高湿度、高温低湿度、低温高湿度、低温低湿度）,研究了不同生育期温湿度胁迫及胁迫解除后Bt棉杀虫蛋白表达量的变化。结果表明,温湿度胁迫显著抑制Bt棉杀虫蛋白的表达。同一生育期,高温高湿度下Bt蛋白含量降幅最小,胁迫解除后恢复能力最强;低温低湿度下Bt蛋白含量降幅最大,恢复能力最弱。不同时期温湿度胁迫下Bt蛋白含量降低幅度表现为盛铃期>盛花期>盛蕾期,胁迫解除后Bt蛋白的恢复水平表现出相反的趋势。温湿度胁迫及胁迫解除后Bt蛋白表达量的恢复与胁迫类型、棉花生育期密切相关。     

转Bt基因抗虫棉病虫草害防治

<正> 转Bt基因抗虫棉是利用现代生物技术将苏云金杆菌(简称Bt)的杀虫蛋白基因导入棉花植株体内而培育出来的棉花新品种。由于转Bt基因抗虫棉自身能产生杀虫蛋白,对棉铃虫等鳞翅目害虫有较好的抗性,减少了化学农药的用量和使用次数,降低了植棉成本,减少了农药对农田生态系统的破坏,受到了普遍欢迎。但是,由于转Bt基因抗虫棉品种繁多,不同品种之间抗虫性差异较大,加之宣传误导,棉农认为"抗虫棉"就是"无虫棉",不需要用药防治,结果导致部分抗虫棉抗性差、棉铃虫发生较重、非靶标害虫严重发生的现象。针对抗虫棉生产中存在的问     

棉花缩合单宁和Bt杀虫蛋白的交互关系

通过有机溶剂提取、柱色谱分离和花色素反应鉴定得到棉花缩合单宁。将不同浓度的棉花缩合单宁和Bt毒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毒蛋白之间有一定的拮抗作用。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3叶期到花铃期转Bt基因棉花的缩合单宁含量显著低于受体品种,在一些组织器官中缩合单宁含量减少达30％,说明Bt杀虫蛋白表达会影响到棉花中缩合单宁的合成。     

低温对转Bt基因棉杀虫蛋白表达及其氮代谢的影响

 以2个转Bt基因抗虫棉,泗抗1号（常规种）、泗抗3号（杂交种）为材料,研究了低温对转Bt基因抗虫棉叶片中杀虫蛋白表达量和氮代谢的影响。2007年,于盛蕾期、盛花期、盛铃期,将盆栽棉花18 ℃低温下处理24 h。2008年,在18 ℃低温下处理48 h。研究结果表明,低温胁迫显著降低转Bt基因抗虫棉品种叶片中杀虫蛋白表达量。但盛铃期,下降幅度最大。其中低温胁迫24 h后,泗抗1号下降23.7%,泗抗3号下降28.1%;低温胁迫48 h后,2个品种分别下降52.9%和47.6%。叶片中丙酮酸转氨酶（GPT）活性、游离氨基酸、可溶性蛋白含量与蛋白酶活性在低温胁迫下表现相同趋势。以上结果表明,低温可能导致叶片可溶性蛋白的合成量降低,从而导致杀虫蛋白表达水平的下降。但对可溶性蛋白的分解并未有明显影响。     

抗虫杂交棉F1代与亲本Bt蛋白表达量及抗虫差异性研究

对转 Bt基因抗虫杂交棉正、反交 F1代与抗虫亲本的 Bt蛋白表达量及抗棉铃虫差异性研究表明 :抗虫亲本与其杂种 F1代均高抗棉铃虫 ,但抗虫亲本的抗虫性略好于其杂种 F1代 ,并且明显地高于非抗虫亲本 ;正、反交杂种 F1代间的抗虫性几乎没有差异。生长前期的抗虫性好于后期 ,同一时期嫩叶或侧枝生长点的抗虫性好于幼蕾。抗虫亲本叶片和花瓣的 Bt蛋白含量明显地高于其杂种 F1代 ,抗虫亲本功能叶的 Bt蛋白含量明显地高于其上部非功能叶 ,而杂种 F1代功能叶的 Bt蛋白含量则明显地低于其上部非功能叶。盛花期后至吐絮期前 ,叶片和花瓣的 Bt蛋白表达量明显增加 ,在抗虫亲本中表现最为明显。与叶片相比 ,在花瓣中检测到的 Bt蛋白含量极低。正、反交 F1代间的 Bt蛋白表达量差异较小或无规律可循     

渍涝与干旱对不同转Bt基因抗虫棉的影响

对 3个转 Bt基因棉花品种的研究表明 ,花铃期田间渍涝显著降低皮棉产量和棉株内的 Bt蛋白含量。积水后棉花主茎功能叶和幼蕾的 Bt蛋白含量平均分别比对照降低 2 7.7%和 2 9.9% ,主茎下部老叶的 Bt蛋白含量仅降低 6 .6 % ,说明渍涝对生长旺盛器官 Bt蛋白合成的影响远远大于衰老器官。干旱对棉株内 Bt蛋白合成的抑制更强 ,当花铃期干旱使棉叶致萎时 ,主茎下部老叶、幼蕾和主茎功能叶的 Bt蛋白含量分别降低了52 .9%、3 7.0 %和 3 0 .0 %。为充分发挥和利用转Bt基因棉花品种的产量与抗虫潜力 ,棉花生长发育的关键时期应尽量避免缺水干旱 ,及时排除田间积水 ,防止渍涝危害     

温度胁迫对转Bt基因抗虫棉毒蛋白的表达和棉铃虫死亡率的影响

 于花铃期对科棉1号棉株进行连续48 h的不同温度处理,用处理后的叶片饲喂棉铃虫,研究叶片活性、毒蛋白和棉铃虫死亡率之间的关系。结果表明,游离氨基酸含量一直增加,12 h内增加最快;可溶性蛋白含量一直下降,12 h内降幅最大。毒蛋白含量24 h内显著下降,12 h内降幅最大。25 ℃处理下的死亡率明显高于20℃和35℃处理。同一温度下,胁迫时间越长,棉铃虫取食后的死亡率越低。棉铃虫取食72 h后的死亡率明显低于144 h后的死亡率。取食72 h后的死亡率与可溶性蛋白、游离氨基酸和毒蛋白含量呈显著或极显著相关,与可溶性蛋白和毒蛋白变化量之间呈显著相关。     

转基因抗虫棉Bt 毒蛋白表达量的传递方式研究

从卡那霉素抗性鉴定、抗虫性鉴定和 Bt毒蛋白含量测定等三个方面对转基因抗虫棉 Bt毒蛋白表达量的传递方式进行了研究。结果表明 ,转基因抗虫棉美棉 3 3 B和 GK-12对棉铃虫具有显著的抗性。盛蕾期饲喂美棉 3 3 B、GK-12棉株顶端叶片 72 h后 ,初孵棉铃虫幼虫死亡率分别为86.8%、75 .1% ,对照 TM-1、泗棉 3号、苏棉 12三个常规棉品种 (系 )初孵幼虫死亡率分别为10 .9%、13 .9%、9.2 %。美棉 3 3 B、GK-12盛蕾期功能叶片 Bt毒蛋白含量分别为每克鲜重 83 6.68ng、682 .5 6ng。饲喂美棉 3 3 B、GK-12与常规棉品种 (系 )杂种一代棉株顶端叶片 72 h后 ,初孵棉铃虫幼虫平均死亡率分别为 84.1%、77.2 % ,两个转基因抗虫棉品种与常规棉品种 (系 )杂种一代功能叶片的 Bt毒蛋白含量平均值分别为每克鲜重 82 0 .5 8ng、683 .77ng。转基因抗虫棉与常规棉杂种一代的抗虫性表现及 Bt毒蛋白表达量与转基因抗虫棉亲本非常接近 ,杂种二代群体 Bt毒蛋白检测阳、阴性反应植株的分离比例符合 3∶ 1,回交世代 BC1 群体 Bt毒蛋白检测阳、阴性反应植株的分离比例符合 1∶ 1,与抗虫性鉴定结果高度一致。转 Bt基因抗虫性状的遗传是受一对完全显性基因控制的 ,Bt基因与 NPT II基因是紧密连锁或完全连锁的。Bt毒蛋白表达量按照一对显     

长江中游棉区转CryI A基因棉花对棉铃虫的抗性评价

对转 Bt棉 GK-19和转 Bt美棉 BG-15 60进行了室内生测和大田调查。结果显示 ,室内生测两Bt棉品系对棉铃虫的抗性随组织器官和生育期的不同而变化。总体上 ,繁殖器官的抗性效率大于其它器官 ,7月份的抗性水平显著高于 8月和 9月 ;田间调查 ,在对照田第 3和 4代棉铃虫高峰虫量百株 14头和 2 8头密度下 ,Bt棉 GK-19和 BG-15 60对第 3和 4代棉铃虫的控制效果分别为 86.2 1%、87.89%、93 .10 %和 92 .19%。表明长江中游棉区转 Cry1A基因棉花对棉铃虫的田间种群数量亦有很强的控制作用。     

Relationship between Bt Protein Expression and Nitrogen Metabolism in Insect-Resistant Transgenic Cotton Lines with Different Genetic Backgrounds

[Objective] This study aimed to determine the relationship between Bt protein expression levels and nitrogen metabolism in insect-resistant transgenic cotton lines with different genetic backgrounds and to provide some recommendations for the selection of highly insect-resistant cotton cultivars. [Method] Bt protein contents and nitrogen metabolism-related indexes were measured in young leaves, buds, and bolls of 41 cotton lines at different developmental stages (4–6 leaf, flourishing bud, and flourishing boll setting stages), and the correlations among these indexes were analyzed. [Result] The expression level of Bt protein in vegetative organs was found to be highly significantly positively correlated with the contents of soluble protein and free amino acids but not that of total nitrogen. Bt protein expression levels in reproductive organs were highly significantly positively correlated with soluble protein and total nitrogen contents and significantly positively correlated with free amino acid content. While soluble protein levels showed a relatively steady decrease from seedling to bud stages and from bud to boll setting stages, the highest Bt protein contents were measured in reproductive organs in mid- to late periods. [Conclusion] The expression level of Bt protein had the highest positive correlation with soluble protein and can thus be used as a reliable index for selection of highly insect-resistant cotton cultivars.