温度和土壤水分与Bt棉铃壳中杀虫蛋白表达关系及其氮代谢生理机制

【目的】明确温度和土壤水分对Bt棉杀虫蛋白含量及其氮代谢活性的影响,为生产中Bt棉抗虫性的安全稳定利用提供理论参考。【方法】2016-2017年以转Bt抗虫基因抗虫棉常规品种泗抗1号（SK1）和杂交种泗抗3号（SK3）为材料,采用盆栽法,设置29℃、32℃、35℃、38℃ 4个温度水平,土壤最大持水量的80%、70%、60%、50%、40% 5个土壤水分水平,观察温度和土壤水分对Bt棉铃壳杀虫蛋白含量的影响,各处理持续胁迫4 d。2016年主要研究各处理对Bt棉铃壳中杀虫蛋白含量的影响;在此基础上,2017年进一步探讨各处理对铃壳中可溶性蛋白含量、谷氨酸草酰乙酸转氨酶（GOT）、蛋白酶、肽酶活性的影响。【结果】SK1和SK3杀虫蛋白含量均在32℃、最大持水量为60%时最高,分别达到471.1 ng·g^-1 FW和351.7 ng·g^-1 FW。在同一土壤水分条件下,32℃最利于SK1和SK3杀虫蛋白表达;同一温度条件下,最大持水量60%利于SK1和SK3杀虫蛋白表达。对杀虫蛋白含量与温度和土壤水分关系进行二元多项式回归分析发现,Bt棉杀虫蛋白含量（Y）与温度（X₂）和土壤水分（X₁）呈二元二次方程关系,其中SK1、SK3相关方程分别为Y=-3230.2+17.2X₁+199.1X₂-0.3X₁²-3.7X₂²-0.7X₁X₂ （r＝0.829^**）、Y=-3322.0+40.7X₁+145.2X₂-0.3X₁²-2.0X₂²-0.3X₁X₂（r＝0.739^**）。SK1的杀虫蛋白表达量最大的温度和土壤水分条件为31.8℃、57.8%,SK3为33.2℃、60.8%。氮代谢相关生理特征表明,SK1和SK3均表现为在32℃和土壤含水量为60%处理下,棉铃中可溶性蛋白含量、谷氨酸草酰乙酸转氨酶（GOT）活性较高,蛋白酶、肽酶活性较低;杀虫蛋白含量与可溶性蛋白和GOT活性呈极显著正相关关系（r＝0.613**;r＝0.735**）,与蛋白酶活性和肽酶活性呈极显著负相关关系（r＝-0.724**;r＝-0.738**）。【结论】温度和土壤水分通过调控蛋白质分解和合成,共同影响Bt棉杀虫蛋白表达,且与其含量呈二元二次方程关系。     

水稻不育系湘陵628S不同组合感光性差异的遗传解析

湘陵628S是优质矮秆抗倒两系早稻不育系,所配组合米质优,且适宜轻简化、规模化和机械化种植,目前已有40个“陵两优”系列品种通过国家或省级审定,并大面积推广应用。测配中发现,湘陵628S与绝大多数中晚稻亲本配组感光性强,在长江流域不能正常抽穗,限制了其育种应用。为了探究湘陵628S及不同杂交组合感光性差异的遗传机制,本研究结合等位性测验与基因型分析,对湘陵628S及恢复系的关键感光基因进行分析。结果发现,湘陵628S携带有隐性等位基因e1和Se-1e,显性等位基因Hd5^k、E₂、E₃和EF-1^t,总体表现出弱感光性。恢复系携带的E₁ (Ghd7)基因决定了不同组合的感光性强弱,所携带的Se-1 (Hd1)和Hd5 (DTH8)基因与感光性没有直接相关性。据此,我们开发了2个分子标记用于恢复系E1、Se-1等位基因型的分子鉴定,以加快弱/不感光杂交组合的选育。本研究为湘陵628S及其他不育系在杂交育种上的利用提供了重要的理论和技术指导。