不同抗蟲棉品種殺蟲蛋白表達研究及影響抗蟲性分析.pdf

1、外源基因在植物體內的表達受多種因素的影響，如插入位點、拷貝數(shù)、外界環(huán)境等。本實驗室將人工修飾的Cry1Ab/Ac、CpTI等外源基因導入我國主要經(jīng)濟作物棉花中，成功培育出具有我國自主知識產(chǎn)權的單價、雙價轉基因抗蟲棉，并有近200個品種通過了國家或省級審定。但是，研究發(fā)現(xiàn)，不同抗蟲棉品種的殺蟲蛋白表達量存在較大差異，且在近幾年的媒體報道中，有少部分農戶反映存在“轉基因抗蟲棉不抗蟲”的現(xiàn)象，尤其在山東的個別地方甚至出現(xiàn)轉基因抗蟲棉田地中棉鈴

2、蟲肆虐的景象。
　　 為了更好地服務于育種和生產(chǎn)，闡明不同抗蟲棉品種中殺蟲蛋白存在差異的主要原因、分析生產(chǎn)上“抗蟲棉不抗蟲”的本質，本文首先以我國主推的國產(chǎn)轉基因抗蟲棉花品種（31份）和美國轉基因抗蟲棉花品種（1份）為研究材料，深入分析了Bt殺蟲蛋白在我國三大棉區(qū)目前推廣品種的時空表達；其次，利用S25、P80兩套遺傳背景迥異的轉基因世代材料、L2000-2系譜和魯棉研系譜兩套不同流域棉區(qū)的系譜材料，分析了遺傳背景和環(huán)境等因素對

3、殺蟲蛋白表達量的影響；第三，通過人為混雜不同比例的非抗蟲棉，研究了品種抗蟲純度對抗蟲棉田間整體抗蟲表現(xiàn)的影響；最后，對2008、2009年新選育的102份品種（系）進行了轉基因安全評價，初步檢測、監(jiān)測了轉基因抗蟲棉環(huán)境釋放的安全性。獲得如下主要研究結果：
　　 1）我國轉基因抗蟲棉BT 殺蟲蛋白的表達具有時空特異性。三大棉區(qū)轉基因抗蟲棉BT 殺蟲蛋白時空表達趨勢基本一致，即在時間上呈前期表達量高、后期表達量低的趨勢；在空間上葉的

4、表達量最高，蕾次之，之后是花，鈴的表達量最低。三大棉區(qū)間BT 殺蟲蛋白表達量的平均水平在不同器官的各個時期差異不顯著。美棉品種99B的蕾鈴殺蟲蛋白表達量低于國產(chǎn)轉基因品種南抗3 號及兩個對照品種（GK12、sGK321），但高于大部分其他國產(chǎn)品種。
　　 2）利用S25、P80 兩套遺傳背景不同的轉基因世代材料進行殺蟲蛋白表達量分析，結果表明：隨著轉基因材料選育世代數(shù)的增加，葉、蕾、花、鈴等不同組織在棉花發(fā)育的不同時期，BT 殺

5、蟲蛋白的表達量會呈現(xiàn)出一些變化，但多數(shù)相關性不顯著，說明選育世代對BT 殺蟲蛋白表達量的影響程度可能較低。同時，兩套不同遺傳背景材料的變化存在一定差異，推斷選育世代變化對BT 殺蟲蛋白表達量的影響可能存在遺傳背景的互作效應。
　　 3）利用L2000-2 系譜和魯棉研系譜兩套不同流域棉區(qū)的系譜材料進行殺蟲蛋白表達量分析，結果表明西北內陸棉區(qū)的轉基因品種L2000-2 系譜的BT 殺蟲蛋白表達量極顯著高于黃河流域的魯棉研系譜品種，

6、而同一系譜內的材料， BT 殺蟲蛋白表達量則較相似。由此說明遺傳背景是引起B(yǎng)T 殺蟲蛋白表達量在不同材料中出現(xiàn)較大差異的主要原因之一。同時，對兩套系譜材料在不同年份和地點的殺蟲蛋白表達量進行分析，結果表明不同系譜材料受環(huán)境的影響程度不同，可能存在遺傳背景與環(huán)境間的互作效應。
　　 4）品種抗蟲純合度試驗結果表明：隨著種子純度的降低，棉鈴蟲的危害等級逐漸升高，棉鈴蟲的死亡率逐漸降低，致使品種的產(chǎn)量顯著降低。解析產(chǎn)量降低的因素，發(fā)現(xiàn)

7、主要是由于品種混雜使得抗蟲性下降，果枝數(shù)減少，空果枝數(shù)增多，單株鈴數(shù)減少，導致最終產(chǎn)量大幅降低。由此可見，種子抗蟲純度的高低直接影響抗蟲棉的田間整體抗蟲性，種子抗蟲純度降低，將會直接導致“抗蟲棉不抗蟲”的現(xiàn)象發(fā)生。
　　 5）對我國新選育的一些抗蟲棉品種（系）進行轉基因安全評價檢測、監(jiān)測，結果顯示：這些抗蟲棉品種中殺蟲蛋白的表達量與當?shù)刂髟缘目瓜x棉品種（中棉45和GK19）差異不顯著，即對棉鈴蟲具有較好的殺蟲效果。棉鈴蟲的校正死

8、亡率平均在80%以上，危害級別保持在2 級以下，屬于抗性水平。
　　 綜上所述，本文對我國主推的抗蟲棉品種中殺蟲蛋白的表達量進行了較為全面的檢測和分析，結果表明這些抗蟲棉品種均具有較高的殺蟲蛋白表達量，對棉鈴蟲具有較強的抑制性，能滿足生產(chǎn)上防控棉鈴蟲的需求。但品種間在不同組織器官以及不同發(fā)育時期殺蟲蛋白表達量存在差異。同時，本文跟蹤的新選育的抗蟲棉材料的安全性評價，也表明不同抗蟲棉品系的殺蟲蛋白表達量不同。以上兩方面的數(shù)據(jù)均說明