对稻飞虱有杀虫活性的Bt菌株的作用机制初探

发布时间：2020-06-18 05:18

【摘要】：水稻稻飞虱严重危害水稻生产危及粮食安全,生产防治过程中严重依赖化学防治,造成环境污染,稻飞虱抗药性的增强。稻飞虱作为刺吸式口器的农业害虫,取食部位是水稻的筛管,无法取食水稻叶表的Bt,通常认为Bt的杀虫特异性是昆虫和Bt在自然界中长期共进化产生的。实验室前期,发现了一株对稻飞虱有高效杀虫活性的菌株(IPPBIOTSUC1012,Bt1012),那么稻飞虱无法直接取食Bt,那么Bt1012的具体杀虫机制是怎么的?于是本研究针对Bt1012与稻飞虱之间的作用方式进行了探究。(1)首先,本研究针对共进化过程中的第一个关键问题进行了研究。既然稻飞虱无法取食Bt,两者存在共进化的唯一来源就是Bt1012菌株内生进入水稻,从而增加二者的接触性。本研究分析了Bt1012菌株在灰飞虱寄主(水稻)中内生的情况。激光共聚焦检测结果显示,绿色荧光蛋白标记的菌株Bt1012可以内生到水稻中。(2)既然Bt1012可以内生进入水稻那么.稻飞虱能否取食到Bt1012的芽胞和晶体。首先我们测试了Bt1012菌株的芽胞宽度和晶体直径(分别为~740 nm、~810 nm),结果发现Bt1012菌株的芽胞和晶体与稻飞虱的口针直径大小(≤1μm)相近。为了进一步确定稻飞虱的取食范围,通过饲喂灰飞虱不同直径大小(100 nm、625 nm、1350 nm)的荧光纳米微球,检测灰飞虱中肠荧光信号,结果发现灰飞虱可以取食100nm的微球颗粒,只有少量个体可以摄入625 nm微球颗粒,说明灰飞虱口器可取食的颗粒大小约625 nm。饲喂Bt菌株(HD73-)芽胞水悬液后发现灰飞虱死亡率超过了90%,阴性对照有10%左右的致死率,上述结果说明芽胞和晶体可以导致灰飞虱死亡,致死原因是芽胞和晶体堵塞了灰飞虱口器。(3)灰飞虱无法取食Bt的芽胞的晶体,那么Bt1012菌株发挥作用的方式只有在体外条件下降晶体溶解,从而被灰飞虱取食。Bt1012晶体溶解性分析结果显示Cry64BaCry64Ca杀虫蛋白可以在中性(PH=7)条件下溶解,并且蔗糖对其溶解有促进作用,这与其他杀虫蛋白需要碱性条件溶解不同。同时Cry64Ba和Cry64Ca只有在共表达的情况下对稻飞虱有很强的杀虫活性,单独表达的Cry64Ba和Cry64Ca均对稻飞虱失去杀虫活性。(4)Cry64Ba-Cry64Ca蛋白、Cry78Aa蛋白与灰飞虱BBMV的结合实验表明,灰飞虱中肠BBMV上有Cry78Aa1蛋白的特异结合位点,且Cry64Ba-Cry64Ca蛋白的特异性结合位点多于Cry78Aa1蛋白。上述研究数据显示,自然界中,菌株Bt1012可能通过内生到水稻中,表达并溶解释放Cry64Ba和Cry64Ca杀虫蛋白,进而对稻飞虱产生作用。在此过程中水稻是Bt菌株与昆虫相互作用的重要媒介。然而该菌株与水稻及稻飞虱三者间的相互作用以及水稻能否表达Cry64蛋白并被灰飞虱取食等问题有待进一步研究。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S435.112.3;S476
【图文】：

图 1-1 水稻生产统计图（2004-2014）A：主要农作物全球平均年产量； B：水稻产量区域分布； C：亚洲国家水稻年产量排行； D：我国农作物排行。Fig. 1-1 Rice production statistics (2004-2014)A: Average annual production of major crops worldwide; B: Regional distribution of rice yield; C: Annu0China India Indonesia Bangladesh0Rice,paddyMaize Vegetables,fresh nesWheat Sugar cane

Cry2Aa蛋白三维结构图Palma，2014[28]

【相似文献】

相关期刊论文 前2条

1 王美玲;耿丽丽;段江燕;张杰;;拮抗核盘菌Bt菌株的筛选及抑菌活性研究[J];植物保护;2017年06期

2 宋健;曹伟平;杜立新;;对韭蛆高毒力Bt菌株与常用化学杀虫剂相容性研究[J];中国生物防治学报;2017年06期

相关硕士学位论文 前1条

1 王应龙;对稻飞虱有杀虫活性的Bt菌株的作用机制初探[D];东北农业大学;2018年

本文编号：2718763