蕾期低温及湿度胁迫对Bt棉杀虫蛋白表达量的影响

以Bt基因来源于美国和我国的常规棉花品种DP410B和泗抗1号、杂交种岱杂1号和泗抗3号为材料,应用盆栽试验, 探讨蕾期18℃低温及不同湿度不同时间胁迫对叶片Bt杀虫蛋白表达量的影响。结果表明,蕾期18℃下不同湿度6 h胁迫对叶片Bt蛋白的含量都没有显著影响,但48 h胁迫导致2个不同Bt来源常规品种的叶片Bt杀虫蛋白表达量显著下降,与对照相比,下降6.8%~7.2%,杂交种泗抗3号也明显下降,岱杂1号则未受影响;18℃下高湿度与低湿度胁迫间没有显著影响。因此蕾期长时低温会对Bt棉抗虫性有一定影响,影响程度与品种及类型密切相关。     

高温胁迫对Bt棉叶片杀虫蛋白表达量和氮代谢影响的研究

通过对两个不同类型Bt棉品种(系)不同生育期高温胁迫及持续时间研究表明,高温胁迫(37℃)48h对盛蕾期和盛花期叶片Bt杀虫蛋白含量影响不大。但在结铃盛期,高温使Bt杀虫蛋白含量明显下降。48h的持续高温结果进一步表明,科棉1号36h前下降快,新洋822于36h后下降快。高温使蛋白酶和肽酶活性提高,丙酮酸转氨酶活性下降,但氨基酸含量增加,说明可溶性蛋白分解增强。     

温湿度胁迫对Bt棉叶片氨基酸组分及Bt蛋白含量的影响

以泗抗1号(常规品种)和泗杂3号(杂交种)为材料,于盛铃期用高温低湿度和低温低湿度2个处理胁迫棉株48 h,研究叶片氨基酸组分的变化及其与Bt蛋白含量的关系。结果表明,温湿度胁迫大幅度增加了叶片中天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸及精氨酸含量,对丝氨酸、苏氨酸、缬氨酸含量无明显影响,亮氨酸、异亮氨酸含量小幅下降。低温低湿度胁迫12 h后叶片Bt蛋白含量发生显著下降,而高温低湿度处理胁迫24 h后下降幅度较大;整个胁迫过程中,低温低湿度下叶片Bt蛋白含量一直低于高温低湿度处理。温湿度胁迫还降低叶片GPT和GS酶活性,但提高了蛋白酶的活性。相关性分析表明,温湿度胁迫叶片中Bt蛋白主要氨基酸组分总量与Bt蛋白含量呈显著负相关关系。说明盛铃期湿度胁迫叶片Bt蛋白含量的下降与Bt蛋白合成能力下降、分解能力增强相关。     

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.     

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。     

低温胁迫对Bt棉纤维中杀虫蛋白含量及氮代谢的影响

本研究以常规种泗抗1号(Sikang 1, SK1)和杂交种泗抗3号(Sikang 3, SK3)为材料进行盆栽试验,研究了不同低温水平及其处理持续时间对Bt棉盛铃期纤维中杀虫蛋白含量变化及氮代谢生理特征。结果表明,纤维中的杀虫蛋白含量随着温度的降低总体呈下降趋势,同时低温处理持续期显著影响杀虫蛋白含量。与对照相比,纤维中杀虫蛋白含量的降低幅度随低温胁迫时间的延长而增大。此外,随着处理温度的降低,可溶性蛋白含量、谷丙转氨酶活性、谷草转氨酶活性呈下降趋势,游离氨基酸含量、肽酶活性、蛋白酶活性呈上升趋势,且在低温处理48 h后,均与杀虫蛋白含量呈极显著相关。因此,低温胁迫促使了蛋白质的合成功能下降,分解能力增强,导致可溶性蛋白含量下降,游离氨基酸含量升高,最终导致杀虫蛋白含量下降,且其受低温胁迫持续期显著影响。     

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。     

源库调节对Bt棉棉铃外源杀虫蛋白表达量影响的研究

 以转Bt基因抗虫棉不同大小棉铃品种泗抗1号、泗抗3号和科棉6号为材料,2005－2006年于扬州大学实验农场进行源库调节对棉铃Bt杀虫蛋白表达量影响的试验。研究结果表明：整株去除一半叶片,则体积膨大期棉铃体积、铃重和子指变小,且体积和铃重以大铃品种科棉3号受影响大,花后28 d体积和铃重分别下降15.4%和20.5%,子指以小铃品种泗抗1号受影响大,花后28 d下降了20.6%;与体积、铃重结果相反,铃壳和棉子中Bt蛋白含量增加,花后21 d则分别增加了23.5%～32.3%和3.3%～18.8%。整株均匀去除一半蕾,则棉铃体积、铃重和子指变大,其中仍以大铃品种受影响大,花后28 d分别增加了25.8%,10.4%和12.7%;而铃壳和棉子中Bt蛋白含量下降,仍以大铃品种下降幅度大,花后21 d分别下降了40.6%和33.7%。相关分析表明,源库调节下铃体积、铃重都与铃壳和棉子中Bt蛋白含量呈显著负相关,子指与棉子中Bt蛋白也表现同样效应。因此,在育种和栽培时需协调好棉铃发育和Bt表达的关系。     

施氮肥对盐胁迫下Bt棉生长和叶片Bt蛋白含量的影响

 以Bt棉品系K638为材料,在盆栽条件下研究了施氮肥对不同程度盐胁迫（土壤含盐量：0(CK)、0.15%(轻度胁迫)和0.3%（中度胁迫））下棉株生长、氮素吸收、Bt蛋白含量和Bt蛋白氮占全氮量比例的影响;同时,在水培条件下研究了不同形态氮素（硝态氮和铵态氮）对NaCl胁迫下Bt蛋白含量的效应。结果表明,氮肥与盐胁迫对棉叶Bt蛋白含量有显著的互作效应。非盐和低盐胁迫下,施氮肥促进了棉株生长（生物量分别提高了3.0和2.8倍）、Bt蛋白合成（分别提高41.0%和90.9%）和全N向Bt蛋白N的转化（分别提高9.3%和15.6%）;中度盐胁迫下,施氮肥虽也促进了棉株生长（1.4倍）,并提高了叶片全N含量（98.8%）和Bt蛋白含量（83.3%）,但并未提高Bt蛋白N占全N量的比例。无论盐胁迫与否,施NO₃^--N处理的生物量和叶片全氮含量都显著高于施NH₄⁺-N的处理,但由于盐胁迫下NO₃^--N降低了Bt蛋白N占全氮的比例（11.0%）,叶片Bt蛋白含量则略低于NH₄⁺-N处理。据此认为,盐胁迫下施氮肥通过促进棉株对N素的吸收积累并影响全氮转化为Bt蛋白的比例,进而影响Bt蛋白含量。     

Bt棉棉子中Bt蛋白定量检测方法建立及变化规律研究

应用Envirologix试剂盒测定99B、33B棉子仁中Bt蛋白的含量,分别为4376.4ng·g1和4321.7ng·g1;测定系列稀释的棉子仁提取液,Envirologix试剂盒测得的OD450和Agdia试剂盒测得的OD630间的相关性很好,相关系数接近0.99;而Agdia试剂盒测得的系列稀释液的OD630与其Bt蛋白含量间有很好的相关性,相关系数大于0.99。据此,利用Agdia试剂盒测得99B、33B棉子、棉子仁、棉子壳在12个月的贮存过程中Bt蛋白含量的变化规律,棉子、棉子仁中Bt蛋白含量降低一半,棉子壳中Bt蛋白含量降低四分之一。     

高温胁迫对Bt棉蕾中杀虫蛋白含量及氮代谢的影响

为明确高温气候下Bt棉抗虫性下降的原因,以2个不同类型Bt棉品种为材料,2011年于盛蕾期设计38℃高温胁迫3、5和7 d;2012年设计38℃/25℃的昼夜变温胁迫4、7和10 d,研究其对转Bt棉蕾的杀虫蛋白表达量影响及其生理机理。结果表明,持续高温胁迫7 d内,棉蕾中Bt杀虫蛋白含量呈下降趋势,持续胁迫3 d内下降幅度最大,与未胁迫相比,泗抗3号和泗抗1号分别下降18.71%和26.54%;昼夜变温下高温胁迫4 d时蕾中Bt杀虫蛋白表达量无显著变化,当胁迫7 d以上时,Bt杀虫蛋白含量显著下降,泗抗3号和泗抗1号分别比对照下降11.32%和14.18%。持续高温或昼夜变温高温持续胁迫下,棉蕾中游离氨基酸含量和蛋白酶活性都显著增加,可溶性蛋白含量和GPT活性都显著下降。相关分析表明,游离氨基酸含量、蛋白酶活性与Bt杀虫蛋白含量呈极显著负相关;可溶性蛋白含量和GPT活性与Bt杀虫蛋白含量呈极显著正相关。分析表明,高温胁迫下蛋白质合成功能下降,分解能力增强导致可溶蛋白含量,包括Bt杀虫蛋白含量下降。常规种泗抗1号的抗虫性和氮代谢受高温的影响较大。     

Effects of High Alternating Day and Night Temperature Conditions on the Boll Wall's Bt Protein Content and Nitrogen Metabolic Physiology in Bt Cotton

[Object] In this study, the objective was to study changes in the boll wall's Bt protein concentration and related physiological characteristics under high alternating day and night temperature conditions in Bt cotton. [Method] The experiments were conducted at the Key Laboratory of Genetics and Physiology, Yangzhou University during the 2011-2012 cotton growing seasons. The conventional Bt cotton cultivar Sikang-1 and hybrid cultivar Sikang-3 were used as the test materials. The boll wall's Bt protein content and nitrogen metabolic physiology were investigated under high temperatures (39/27 ℃, day/night) for 4-10 d at the peak boll stage. [Result] The Bt protein content in the boll wall decreased as the stress time increased. Compared with the control (day/night, 32/25 ℃), the Bt protein content in the boll wall decreased significantly at 7 d under the high temperature stress. The values for cultivars Sikang-1 and Sikang-3 decreased by 18.44% and 14.82%, respectively, in 2011, and by 19.07% and 15.26%, respectively, in 2012. As the Bt toxin content decreased, the boll wall's free amino acid content and protease activity increased, while the soluble protein content and GPT (Glutamic-pyruvic transaminase) activity decreased significantly. [Conclusion] The reduction in Bt protein synthesis and increase in the insecticidal protein degradation at the boll wall under high temperatures caused a reduction in the protein content, including the Bt protein content, which resulted in a reduction in insect resistance.     

高温胁迫对Bt棉铃壳Bt蛋白含量及氮代谢影响

为研究生产上出现的高温气候下Bt棉不抗虫现象的原因,本文以两个不同类型Bt棉品种为材料,在人工气候室内设计3、5、7 d的高温(39℃)处理,探讨高温对棉铃虫首先取食器官铃壳Bt蛋白含量及氮代谢的影响。结果表明,高温持续胁迫7 d内,铃壳Bt蛋白含量呈持续下降特征,持续胁迫3 d内尤其是在1 d内下降幅度最大。相应地,铃壳中可溶性蛋白含量、谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)和谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)活性下降;铃壳中游离氨基酸含量,蛋白酶和肽酶活性提高,尤其以胁迫1 d内变化幅度最大。因此,铃期高温气候会对Bt棉抗虫性有较大影响,应及时做好棉铃虫等相关害虫的防治。     

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。     

低温高湿对转Bt基因抗虫棉杀虫蛋白表达及其氮代谢的影响

摘要：通过对两个不同类型Bt 棉品种不同生育期低温高湿胁迫研究表明,低温高湿胁迫48h整个生育期叶片Bt杀虫蛋白含量都下降,其中在结铃期,Bt杀虫蛋白含量大幅下降。低温高湿使叶片GPT活性下降,游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量下降,即氮代谢减弱。