转cryNGc基因水稻的抗虫性研究

发布时间：2018-01-29 11:29

  本文关键词： 水稻 抗虫性 cryNGc基因 CryNGc蛋白　出处：《东北师范大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：水稻(Oryzasativa)是全球近一半人口的主要食物来源,也是我国重要的粮食作物之一。近年来水稻病虫害呈偏重发生态势,虫害以螟虫为主,严重影响了水稻的产量,制约农业的稳定发展。传统的化学防治方法有成本高、污染环境和害虫抗药性增加等缺点。苏云金芽胞杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)为一种革兰氏阳性菌,其产生的杀虫晶体蛋白(Insecticidal crystal proteins,ICP)对各类害虫具有特异的毒性,其中来源于Bt的Cry蛋白家族杀虫活性最强。随着转基因技术的发展,编码这种杀虫晶体蛋白的基因被转入作物中,为害虫的防治提供了新的策略。可是随着研究的不断深入,人们发现许多害虫对Bt蛋白产生了抗性。因此,如何提高转Bt作物的抗虫性和扩大抗虫谱是目前转基因抗虫作物面临的主要问题。本课题组前期利用基因筛选、分子改造等方法,选取Cry1Ab蛋白作为主要供体,其具有明确抗鳞翅目(Lepidoptera)昆虫的特点。又选取Cry1Gc蛋白,同样具有抗鳞翅目昆虫的活性。将Cry1Gc的结构域Ⅲ与Cry1Ab的结构域Ⅲ进行互换,得到重组蛋白CryNGc。期望两种不同杀虫蛋白之间构建的重组蛋白可以提高作物抗虫性和扩大抗虫谱。作为课题组系统研究的一部分,为了验证杀虫蛋白CryNGc能否在作物中成功表达,并且对鳞翅目昆虫产生抗性。本研究将重组蛋白基因cryNGc转入吉林省粳稻品种吉粳88中。通过对转基因水稻进行核酸检测、蛋白定量和抗虫性鉴定等研究,获得抗二化螟转基因水稻新材料。主要研究结果如下:1.构建植物表达载体pTF101.1-ubi-NGc。采用农杆菌介导法,将PTF101.1-ubi-NGc入水稻吉粳88中,经筛选获得15个抗性植株。2.PCR、Southern杂交和RT-PCR检测表明:外源基因cryNGc已单拷贝整合到水稻基因组中,且能正常转录。3.ELISA结果表明:T1代转cryNGc基因水稻在分蘖期和灌浆期的根、茎和叶中都能检测到Bt蛋白,且浓度都明显高于非转基因材料。不同器官在同一生长时期以及同一器官在不同生长时期Bt蛋白的表达量均存在差异,其中叶中Bt蛋白的表达量最高。4.cryNGc基因表达分析结果表明:T1代转基因水稻中cryNGc基因已成功表达。室内二化螟抗性鉴定中,T1代转cryNGc基因水稻植株的茎秆和叶片没有明显的虫害症状。转基因水稻植株叶片接虫后,二化螟的平均校正死亡率96.16%;茎秆接虫后二化螟的平均校正死亡率为95.12%。田间二化螟抗性实验中,T1代转基因水稻植株正常生长,没有明显的虫害症状。感虫率为3.95%,明显低于非转基因植株。根据抗虫评价标准可以得出结论:转cryNGc水稻对二化螟的抗性级别为高抗。综上,实验结果表明:外源基因cryNGc以单拷贝形式转入到水稻中,能够正常转录且成功表达,并且对二化螟表现为高抗。
[Abstract]:Rice Oryza sativa (Oryza sativa) is the main food source for nearly half of the world's population and one of the most important food crops in China. It seriously affects the yield of rice and restricts the stable development of agriculture. Traditional chemical control methods have high cost. Bacillus thuringiensis (BT) is a Gram-positive bacteria. The insecticidal crystal proteinsus produced by ICP has specific toxicity to all kinds of pests. The Cry protein family derived from BT had the strongest insecticidal activity. With the development of transgenic technology, the gene encoding the insecticidal crystal protein was transferred into crops. It provides a new strategy for pest control. However, with the development of research, it has been found that many pests have resistance to BT protein. How to improve the insecticidal resistance of transgenic BT crops and expand the insect-resistant spectrum are the main problems faced by transgenic insect-resistant crops at present. Cry1Ab protein was selected as the main donor, which has the characteristics of anti-Lepidoptera insects and Cry1Gc protein. Cry1Gc domain 鈪，

本文编号：1473312