Bt基因导入对玉米与丛枝菌根真菌共生关系及其诱导抗病性的影响

以Bt玉米5422Bt1（Bt11）和5422CBCL（Mon810）与常规近等基因系5422为材料，通过温室小区种植试验，对比研究3个品种丛枝菌根（AMF）侵染率和生理生化性状，构建分子克隆文库研究菌根多样性及种植Bt玉米与秸秆还田对后茬作物AMF多样性的影响；通过盆栽接种实验，从信号传导途径基因和病情相关基因表达、防御相关酶活性变化、化学防御物质含量、生长与营养状况等方面揭示接种AMF对常规和Bt玉米纹枯病抗性的异同。旨在为全面、科学评价Bt基因导入对玉米与丛枝菌根真菌共生关系及其诱导抗病性的影响提供科学依据。

Bt基因导入对玉米与丛枝菌根真菌AMF共生关系及其诱导抗病性的影响引起广泛关注。本项目以Bt玉米5422Bt1（Bt11）和5422CBCL（Mon810）与常规近等基因玉米5422为材料，研究单季种植和连续5次种植Bt玉米对AMF群落多样性的影响，同时探讨Bt玉米秸秆还田对后茬常规玉米AMF群落多样性的影响；研究两个磷水平下接种Glomus mosseae对Bt玉米生长生理的影响、接种G. mosseae对Bt玉米转录组学表达的影响以及探讨AMF诱导Bt玉米抗纹枯病的生理及分子机理。主要研究结果有：. 1）单季种植玉米过程中，菌根侵染率、根内菌丝ALP、SDH活性大小呈现5422Bt1>5422CBCL>5422趋势；5422Bt1丛枝形成相关基因DXR表达量强于5422和5422CBCL。构建根系AMF的克隆文库表明3个玉米根系的AMF群落结构无明显不同。. 2）连续5次种植玉米后，5422Bt1、5422CBCL玉米根系中的侵染率明显高于5422。用T-RFLP和DNA测序方法表明，根系、根围土和根际土中的AMF群落多样性在3个品系间无显著差异，但AMF群落的物种组成存在不同。. 3）连续5次种植Bt玉米后，3种玉米秸秆还田对后茬常规玉米5422根系、根际土和根围土中的AMF群落多样性和结构无持续性显著影响；而AMF群落的物种组成存在差异。. 4）低磷和高磷水平下，3个玉米接种G. mosseae后，侵染率均呈现5422Bt1>5422CBCL>5422的趋势；对玉米的生长促进效应为5422Bt1>5422CBCL>5422；对5422和5422Bt1的营养元素吸收的促进作用强于5422CBCL。. 5）转录组水平分析表明，接菌与不接菌的差异基因中，差异较大的前10个差异基因主要参与对真菌的响应反应和防御反应；3个玉米品种在接菌处理间无明显差异的G. mosseae基因。. 6）预先接种G. mosseae能增强玉米对纹枯病的抗性，提高根系防御相关酶活性、总酚含量、防御相关基因的表达量；AMF对5422Bt1诱导抗病性强于5422和5422CBCL。