温湿度互作胁迫下Bt棉杀虫蛋白表达量及其蛋白质周转生理机制研究

为明确棉花生产上出现的温湿度逆境对Bt转基因抗虫棉杀虫蛋白表达量的影响及其相关生理机制，本项目拟通过研究在高温和低温条件下湿度的变化对Bt棉关键生育期杀虫蛋白表达量的影响，同时，进一步探讨在高温高湿度、高温低湿度、低温高湿度、低温低湿度4种逆境不同持续期胁迫下Bt棉杀虫蛋白表达量变化，蛋白质周转生理生化特征及其与Bt蛋白表达量的关系。从而获得Bt转基因抗虫棉在温湿度不良条件下杀虫蛋白表达量的变化特点、抗虫性的下降程度及其与蛋白质周转速率的关系。为Bt转基因抗虫棉抗虫性的安全应用、温湿度逆境影响下合理防治棉铃虫提供理论和和实践依据。

为了明确环境特别是温湿度逆境下Bt棉抗虫性所受的影响及程度，本项目探讨了“温湿度互作胁迫对 Bt棉杀虫蛋白含量表达量影响及其蛋白质周转机制”。研究工作全面完成，结果如下：.温湿度互作胁迫对来源于美国和国产的Bt棉品种叶片Bt蛋白含量影响不但与温湿度有关，还与生育期、品种密切相关。在37℃下，湿度从50%至90%时，胁迫6小时，盛蕾期Bt蛋白含量不受影响；盛花期以常规棉品种在湿度50%时受显著影响；盛铃期明显受高温及湿度影响，叶片抗虫性下降3.28%-5.84%，且低湿度效应大。高温高湿度（37℃/95%）和高温低湿度（37℃/50%）胁迫48小时表明，盛蕾期叶片Bt蛋白含量不受影响；盛花期下降13.8%-21.0%；盛铃期下降效应更大，达26.2%-45.2%。.在18℃下，湿度从50%至90%时，胁迫6小时，盛蕾期叶片Bt蛋白含量同样不受影响；盛花期以国产抗虫棉常规种泗抗1号受影响大；盛铃期Bt基因来源于美国的品种抗虫性显著下降达2.6-9.2%。低温高湿度（18℃/90%）和低温低湿度（18℃/50%）胁迫48小时表明，盛蕾期叶片Bt蛋白含量已受影响，抗虫性下降了5.3-7.2%。盛花期下降17.1%-29.6%，且低湿下降程度大。盛铃期下降的效应更大，Bt蛋白含量下降了36.7%-45.4%。.Bt基因来源于美国的品种Bt蛋白含量高，但温湿度互作胁迫下国产Bt棉Bt蛋白下降程度低，美国Bt棉下降程度高，且铃期更为明显。.4个极端温湿度胁迫下叶片蛋白质周转表明，盛蕾期叶片蛋白质合成和分解所受影响小。叶片GPT活性、GS活性、游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量及蛋白酶活性影响变化都较小，只是在胁迫24h后仅有小幅变化。盛花期则表现为高温低湿下蛋白质分解能力增强，低温低湿下蛋白质合成能力下降。盛铃期高温高湿或低湿下，叶片蛋白质分解能力显著提高，表现为叶片GPT活性、GS活性、可溶性蛋白含量显著下降，游离氨基酸和蛋白酶活性显著提高。低温下不同湿度处理表现为蛋白质合成能力明显下降。叶片GPT活性、GS活性、氨基酸含量、可溶性蛋白含量下降、蛋白酶活性没有显著提高。以上结论可为Bt棉抗虫性安全应用、温湿度逆境影响下合理防治棉铃虫提供理论和和实践依据。