土壤增氮对棉铃对位叶Bt杀虫蛋白含量影响及氮代谢机制

为探讨土壤增氮对Bt棉棉铃对位叶杀虫蛋白表达量影响程度及相关的氮代谢生理机制,提高Bt棉花铃期抗虫性的农学调节提供理论和技术支撑。采用裂区设计,以Bt棉常规品种泗抗1号(SK-1)、杂交品种泗抗3号(SK-3)为材料,在常规施氮量300kghm–2基础上,设计施氮量分别增加25%、50%、75%、100%的处理,研究土壤增氮对Bt棉棉铃对位叶杀虫蛋白表达量影响。结果表明,2个类型品种棉铃对位叶中Bt杀虫蛋白含量均随增施氮量提高呈一直增加的特征,与对照相比,施氮量增加25%～100%,棉铃对位叶Bt杀虫蛋白增加6.1%～96.9%。氮代谢生理机制进一步表明,棉铃对位叶中可溶性蛋白含量、游离氨基酸含量、谷氨酸丙酮酸转氨酶活性和谷氨酰胺合成酶活性的变化趋势与Bt蛋白含量表现一致,而蛋白质分解关键酶(蛋白酶、肽酶)活性则随施氮量的增加呈下降趋势。叶面积指数(LAI)随增施氮量的提高而增大,而产量则随土壤氮量的增加呈先升高后降低特征,最适LAI和产量最大值均出现在常规施氮的1.25倍(375 kg hm–2)。综上,在常规施氮基础上适量增施氮肥有利于棉铃对位叶中Bt蛋白的合成、最适LAI的形成和...     

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。     

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。     

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。     

施氮量对抗虫棉Bt蛋白表达和降解的影响

在大田条件下,研究了施氮量(高氮450 kg/hm2、中氮225 kg/hm2和CK 0 kg/hm2)对抗虫杂交棉Bt蛋白表达和降解的影响.结果表明,施氮量对叶片和棉铃中Bt蛋白的表达与降解以及产量有一定的影响.在叶片展开期、功能期和衰老期,Bt蛋白表达量表现为中氮处理＞高氮处理＞CK,至脱落期,其残留量也表现为相同...     

氮肥对抗虫棉Bt蛋白表达的影响及其氮代谢机理的研究

通过对抗虫棉抗310不同氮肥水平Bt蛋白表达的影响研究表明,施肥能明显促进叶片Bt蛋白的表达,表达量以高氮>适氮>CK。在盛铃期棉叶中Bt蛋白含量降低,但下降幅度则以CK>适氮>高氮。氮代谢生理研究进一步表明,抗310的游离氨基酸、可溶性蛋白质和全氮含量都明显高于其轮回亲本,氮肥施用促进了Bt棉棉叶在整个大田生育期游离氨基酸的合成和全氮含量的增加、盛花前可溶性蛋白质的合成。相关分析表明,抗虫棉Bt蛋白含量与氮代谢的生理活性密切相关。     

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。     

赤霉酸和缩节胺对转Bt基因抗虫棉棉铃Bt毒蛋白表达及氮代谢的影响

以泗抗1号和泗杂3号为研究材料,于盛花结铃期,应用赤霉酸(GA3)、缩节胺(DPC)涂抹幼铃,探讨其对棉铃Bt毒蛋白表达及氮代谢影响。结果表明,DPC能显著提高花后10d和30d(DPA)棉铃Bt毒蛋白含量,GA3降低10DPA铃壳和子棉中Bt毒白含量,但提高30DPA棉铃Bt毒蛋白含量。DPC提高了硝酸还原酶(NR)、谷氨酸-丙酮酸转移酶(GPT)、谷氨酸-草酰乙酸转移酶(GOT)活性并增加了游离氨基酸、可溶性蛋白及全氮含量,GA3处理则降低了10DPA铃壳、棉子中上述酶活性和物质含量。相关分析表明,棉铃中Bt毒蛋白含量与NR、GPT和GOT活性呈极显著正相关(r1=0.8776**,r2=0.7172**,r3=0.7028**)。可见,转Bt基因抗虫棉开花后应用DPC或GA3可提高充实期棉铃,能促进棉铃氮代谢水平,从而促进Bt毒蛋白的表达。     

移栽Bt棉的生长发育及其碳氮代谢研究

2002-2003年在江苏高肥力棉田,移栽条件下对9个Bt基因棉花品种(系)的生长发育特点及其碳氮代谢特征进行了研究。结果表明,中棉所29等3个杂交种在整个生长期表现为棉株高增长快,叶面积增长量大,现蕾和成铃强度大,生殖器官干物重也高,叶片全氮、可溶性糖含量高,NR、GPT、Rubisco、Sucroase活性高,表现为生长发育两旺,常规Bt棉GK19和新棉33B盛花前株高、叶面积生长快,现蕾强度大,叶片全氮含量高、NR、GPT活性高,表现为前期生长旺盛;新洋822和苏抗103结铃盛期后叶面积生长快,现蕾和成铃强度大,碳氮代谢强,表现为后期生育旺盛;sGK321和鲁棉研16整个生育期氮代谢强度大,但可溶性糖含量低、Rubisco、Sucroase等活性小,营养生长快,生殖生长弱,表现为营养生长过旺。     

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。     

施氮量对冬小麦产量和氮肥利用率的影响

通过田间试验,研究了不同施氮量对冬小麦经济性状、产量、氮肥农学利用效率和利用率的影响。结果表明,合理施用氮肥能改善小麦的经济性状,增加穗粒数、有效穗数、千粒重,提高小麦的产量和氮肥利用率;与不施氮肥相比,施氮肥能显著提高冬小麦的产量。随着施氮量的增加,冬小麦产量和氮肥农学利用效率和利用率出现了先增加后下降的趋势,以A3处理(施氮225kg/hm~2)产量最高。     

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。     

施氮量对垄作小麦氮肥利用率和土壤硝态氮含量的影响

以平作为对照,研究了垄作种植方式下施氮量对冬小麦氮肥吸收利用、0~100 cm土层土壤硝态氮含量以及产量的影响。在一定范围内增加施氮量,小麦的氮肥利用率降低,土壤氮的贡献率降低,小麦植株内的氮素积累量增加,收获指数提高,产量增加。低氮(0~66 kg hm^-2)条件下,小麦生育期间土壤硝态氮淋洗损失的可能小,小麦收获后0~100 cm土体内不会累积大量硝态氮。施氮量在165~264 kg hm^-2时,60~100 cm土体内土壤硝态氮含量增加,出现硝态氮下移趋势。种植方式影响小麦的氮肥利用效率,垄作种植小麦氮肥利用率和产量均高于平作小麦。垄作种植麦田60~80 cm土体内土壤硝态氮含量相对较高,而平作种植麦田80~100 cm土层硝态氮含量相对较高。种植方式对氮肥利用率的影响大于施氮量的影响, 但施氮量对氮素收获指数、籽粒产量以及经济系数的影响大于种植方式的影响。本试验条件下,2种种植方式在施氮量为纯氮165 kg hm^-2时可以获得较高的氮肥利用率和氮素收获指数,平作小麦氮肥利用率为35.75%~36.41%,而垄作小麦为45.32%~47.25%; 但2种种植方式的小麦都是施氮量为纯氮264 kg hm^-2时获得最高产量, 平作和垄作小麦的最高产量分别达8 078.31 kg hm^-2和
8 212.27 kg hm^-2。     

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.     

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。     

不同施氮措施对冬小麦氮肥利用率和土壤硝态氮积累的影响

为了提高氮素的经济效益,减少氮素产生的农业面源污染,采用大田试验的方法,在子牙河流域研究不同氮肥用量和施肥措施对冬小麦产量、氮肥利用效率和土壤硝态氮残留的影响。结果表明,与习惯施肥相比,优化施肥措施在氮素总量降低30%、磷钾肥用量不变的基础上,冬小麦产量略有增加,但差异不显著。优化施肥措施的4个处理显著提高了冬小麦的氮肥利用率和农学效率,其中氮肥利用率比习惯施肥提高了18.95%~51.21%。与习惯施肥相比,冬小麦收获期1.2 m土层硝态氮残留,优化施肥、优化施肥+有机肥、优化施肥-秸秆还田、缓控肥+有机肥分别减少116.25,70.80,63.81,108.95 kg/hm2。综合经济效益与生态效益,施氮量减少30%的优化施肥和施氮量减少53%的控释氮肥措施均比农民习惯施肥更合理,是值得推荐的氮肥措施方式。     

施氮量对四川雪茄烟叶碳氮代谢及品质的影响

为探究施氮量对雪茄烟叶生长过程中碳氮代谢及调制后烟叶品质的影响,以德雪1号为试验材料,分析了不同施氮量（120、165和210kg/hm²,分别记为T1、T2和T3处理）对雪茄烟叶生长期间碳氮代谢关键酶活性、质体色素以及调制后化学成分含量、物理特性和感官质量的影响。结果表明,在雪茄烟叶生长过程中,各处理烟叶淀粉酶（AL）、中性转化酶（NI）、硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）活性以及淀粉含量均呈先升高后降低的趋势,总氮含量呈下降趋势。随着施氮量的增加,不同时期鲜烟叶AL、NI、NR和GS活性均有所升高,淀粉含量降低,总氮含量升高。烟叶成熟时,T3处理叶片叶绿素和类胡萝卜素含量较T1处理分别增加了41.71%和21.31%,不利于烟叶成熟落黄。从调制后烟叶化学成分来看,T2处理的烟叶氮碱比较低而钾氯比较高,内在化学成分较协调,拉力和平衡含水率较高,含梗率较低,物理特性较好,香气质、香气量以及燃烧性等指标的分值较高,感官质量较优。因此,四川什邡雪茄烟种植区采用165kg/hm²的施氮量有利于提高烟叶碳氮代谢能力,改善烟叶内在品质,提高烟叶可用性。