叶片和生殖器官的调节对Bt棉杀虫蛋白特性的影响

发布时间：2018-12-12 15:53

【摘要】：Bt转基因棉的抗虫性不稳定,尤其是在棉花产量形成阶段抗虫性最低受到广泛关注。此外,在棉花所有器官中,生殖器官的抗性最低。因此我们可以推测Bt棉花抗虫性与器官发育尤其是生殖器官的发育有密切的关系。为明确Bt棉器官发育尤其是生殖器官的发育对其抗虫性的影响,通过田间和盆栽试验研究了 Bt基因导入后引起棉花营养生长和生殖生长变化;氮素调节对Bt棉营养和生殖生长的影响;氨基酸组成及其浓度的变化对Bt棉杀虫蛋白含量的影响;不同密度、氮素及叶蕾调节下Bt棉蕾铃数量以及大小对其杀虫蛋白含量的影响;与器官抗虫性变化的相关的氮代谢机理等。研究结果如下:1、与亲本相比,Bt棉主茎叶面积大、果枝叶片数多,株高高,果枝叶面积小;果节数、果枝数,铃数和成铃率高,果枝始节位低。N素不足和过量影响Bt棉的营养和生殖生长。与亲本相比,氮素不足导致Bt棉营养器官和生殖器官数量减少、生长速率下降。表明氮营养不足会导致Bt棉营养器官和生殖器官的生长发育下降。2、相比于对照,在极端温度胁迫下,铃期比蕾期有更多的氨基酸组分及含量有更大变化,且与叶片中Bt蛋白含量的变化一致。与蕾期相比,铃期应用GPT、GS活性抑制剂MSO、AOA或者MSO和AOA共同处理时,发现有更多的氨基酸组分及更大的浓度下降,从而导致了叶片Bt蛋白含量的降低。铃期外部喷施天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、脯氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、组氨酸以及精氨酸,能显著增加叶片中Bt毒蛋白含量。但在蕾期只有喷施天冬氨酸、谷氨酸、脯氨酸、甲硫氨酸和精氨酸能够明显增加叶片Bt蛋白含量,且增加程度较低。因此铃期阶段Bt棉氨基酸组分及其浓度对外部应用氨基酸更敏感。此外,叶片中Bt蛋白含量与天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、脯氨酸、酪氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、精氨酸及其浓度密切相关。3、杂交种SK-3的棉蕾体积和蕾干重比常规种SK-1更大。棉蕾体积大的品种,其杀虫蛋白含量也较高。如现蕾后20天,杂交种SK-3和常规种SK-1棉蕾中杀虫蛋白含量差异均达到显著水平,且SK-3比SK-1Bt蛋白含量高5.0%。在剪叶处理下棉蕾体积和干重下降,在疏蕾处理下蕾体积和干重增加。剪叶增加了棉蕾中杀虫蛋白含量,疏蕾降低了棉蕾中杀虫蛋白含量。氨基酸、可溶性蛋白含量,GPT、GOT酶酶活性也相应地增加或下降。相反,蛋白酶和肽酶活性相应地下降或增加。在剪叶和疏蕾人工处理下,现蕾后15和30天,棉蕾大小和棉蕾中杀虫蛋白含量的呈极显著正相关(r=0.880**和r=0.720**)。蕾期阶段低密度(1.50-3.00株/m2)比高密度处理(7.5株/m2)有更大的蕾体积。相应地,低密度水平下棉蕾中Bt蛋白含量也显著的高于高密度。不同种植密度下棉蕾大小和棉蕾中杀虫蛋白含量呈极显著正相关(r=0.880**)。此外,在低密度处理下,氨基酸和可溶蛋白含量、GPT和GOT活性最高,蛋白酶和肽酶活性低。N素水平也显著影响棉蕾体积及其Bt蛋白含量。施氮量增加能够显著提高棉蕾体积、棉蕾Bt蛋白含量、氨基酸和可溶蛋白含量、GPT和GOT活性、蛋白酶和肽酶活性。不同N素水平下棉蕾大小和棉蕾杀虫蛋白含量达到极显著正相关(r=0.960**)。因此,蕾体积增大有利于Bt杀虫蛋白含量提高,蕾中蛋白质合成能力增强是主要的生理原因。4、种植密度显著影响Bt棉铃数、铃体积以及铃壳中Bt蛋白含量。低密度处理下,单株铃数多、铃体积大,但铃壳中Bt蛋白含量、可溶蛋白含量低,GPT和GOT活性高,氨基酸含量较高。高密度处理正相反。此外,低密度处理下铃壳蛋白酶和肽酶活性高。N素应用增加了单株铃数,铃体积,降低了铃壳中杀虫蛋白含量、可溶蛋白含量,增加了氨基酸含量、GPT和GOT活性、蛋白酶和肽酶活性。以上结果由去叶和疏蕾人工处理Bt棉株得到进一步证明。可见,促进棉铃发育降低了铃壳杀虫蛋白含量,蛋白质降解能力增强是主要的生理原因。
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【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S562
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本文编号：2374856