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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

新疆北部地区转Bt基因棉外源杀虫蛋白表达时空动态研究

 为研究新疆北部地区转Bt基因棉外源杀虫蛋白时空表达规律,2009年和2010年以中棉所43、GK62、GK19和sGK321等4个转Bt基因抗虫棉为试验材料,利用ELISA技术对其不同器官的Bt杀虫蛋白进行测定。结果表明：年度间不同转基因抗虫棉品种Bt 杀虫蛋白时空变化趋势基本一致,只是2年的Bt杀虫蛋白表达量不同,有些品种年度间差异明显;Bt杀虫蛋白含量因棉花器官的不同和棉花生育期的变化差异较大。各品种中Bt杀虫蛋白含量随棉花生育期的推进呈逐渐下降的趋势,以子叶期的子叶中的含量最高,子叶期、3叶期和7叶期的顶叶中的Bt杀虫蛋白含量明显高于现蕾期、开花期、结铃期和吐絮期的顶叶、蕾、花瓣和幼铃;棉蕾在现蕾期的Bt杀虫蛋白含量高于开花期和结铃期;花瓣在开花期的Bt杀虫蛋白含量高于结铃期。在现蕾期,顶叶中的Bt杀虫蛋白高于棉蕾;在开花期,棉蕾中的Bt杀虫蛋白含量高于顶叶,后者又高于花瓣;在结铃期,嫩叶与棉蕾中的Bt杀虫蛋白含量高于花瓣与幼铃。研究结果说明转Bt基因棉花Bt杀虫蛋白的表达水平受棉花器官种类、棉花生育期、棉花品种和种植年份的影响。     

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。     

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。     

昼夜不同温度对2种Bt棉苗期叶片杀虫蛋白表达量和棉铃虫死亡率的影响

为探讨Bt棉的抗虫性对不同昼夜温差变化的响应机理,应用生物测定和ELISA方法,于苗期对2种不同来源的Bt棉棉株进行连续96 h的不同昼夜温度处理,用处理后的叶片饲喂棉铃虫,研究昼夜温度变化对Bt蛋白表达及棉铃虫死亡率的影响。结果表明,白天高温35℃,夜间低温18℃,能显著影响Bt棉蛋白表达量和幼虫死亡率,且随着胁迫时间的延长,杀虫蛋白含量和幼虫死亡率急剧下降;虽然白天高温35℃,夜间正常温度28℃,也会影响杀虫蛋白表达量和幼虫死亡率,但影响程度较小,且随着胁迫时间的延长,Bt蛋白的下降幅度趋于稳定。2个不同基因来源的品种间,美国棉‘邯杂154’蛋白表达量高于‘皖棉11’,且美国棉品种受到昼夜温度变化的影响较小。白天极端高温,晚上极端低温可以显著影响Bt棉抗虫性,并且胁迫时间越长,影响越强,该研究结果将为中国棉花种植过程中经常出现的极端天气下Bt棉的抗虫性安全应用提供理论基础。     

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.     

低温和湿度胁迫对盛铃期Bt棉叶片Bt蛋白表达量的影响

采用盆栽试验,以转Bt基因的常规品种DP410B和泗抗1号、杂交种岱杂1号和泗抗3号为材料,探讨盛铃期18℃低温下不同湿度对Bt棉叶片Bt蛋白表达量的影响。结果表明,2010年,低温下90%、70%、50%这3种湿度胁迫6 h后,DP410B和岱杂1号叶片Bt蛋白含量比各自对照(温度为常温,湿度70%)显著降低,但泗抗1号和泗抗3号没有显著变化;2011年,当低温下90%、50%湿度胁迫时间延长至48 h后,4个品种叶片中Bt蛋白含量比各自对照均显著下降。其中岱杂1号和DP410B在胁迫12h后便开始显著低于各自对照,而泗抗1号和泗抗3号则在24 h以后才显著低于对照。说明随低温和湿度胁迫时间延长,Bt棉叶片中Bt蛋白含量下降效应逐渐增大,但不同品种间存在一定差异。     

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。     

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。     

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.     

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     

不同转基因棉的抗虫性与Bt毒蛋白含量关系研究

转单价 Bt基因棉和转双价 ( Bt+ Cp TI)基因棉对棉铃虫抗性的时空动态及其 Bt毒蛋白含量变化表明 ,无论是单价 Bt基因还是双价 ( Bt+Cp TI)基因 ,对棉铃虫均有明显的抗性 ,呈现明显的时空动态变化。单价 Bt基因在花铃期以前抗性不如双价 ( Bt+ Cp TI)基因 ,在花铃期单价 Bt基因棉花营养器官的抗性稍好于双价 ( Bt+ Cp TI)基因 ,但生殖器官的抗性不如双价 ( Bt+ Cp TI)基因。转单价 Bt基因棉和转双价 ( Bt+ Cp TI)基因棉的 Bt毒蛋白含量时空动态变化趋势与各自的抗虫性相一致。但转双价 ( Bt+ Cp TI)基因棉的Bt毒蛋白表达量在棉株各生育期同一器官及同一生育期不同器官均比转单价 Bt基因棉略低 ,说明 Cp TI基因对棉铃虫也有一定的抗性