土壤盐分对Bt棉生殖器官Bt蛋白表达量的影响及其氮代谢生理机制

In order to make sure the effects of soil salinity on Bt insecticidal protein expression of reproductive organ and related physiological mechanism in Bt cotton, potted and field experiments will be designed to study the effects of different soil salinity level and combined treatments of soil salinity and nitrogen rates on Bt insecticidal protein expression of the reproductive organ and nitrogen metabolic physiological mechanism, using different salinity-resistant transgenic Bt cotton as material. The squares and bolls with same growth days will be collected under above treatment conditions. The Bt protein contents, the key enzymatic activities and related chemical compounds contents of the nitrogen metabolism will be analyzed. Through the systematic studies, the effects and affected extents of Bt insecticidal protein expression for squares and bolls will be make sure, the relationship between nitrogen metabolism and Bt protein expression will be revealed under soil salinity stress, and the nitrogen regulating approach of stabilizing Bt insecticidal protein expression will be obtained. The studied coclusions will provide theroic and practical basis for the security application of insect resistance of Bt cotton, especially for warning decision and control measures of boll worm under salinity soil .

为明确土壤盐分逆境对Bt棉生殖器官杀虫蛋白表达量的影响及其相关生理机制，本项目拟以不同耐盐性转Bt基因抗虫棉为材料，通过盆栽和大田试验，探讨不同土壤盐分水平、不同程度盐胁迫下氮素供应水平处理对Bt棉生殖器官Bt蛋白表达量的影响和氮代谢生理机制，通过采集Bt棉蕾、铃不同发育时期样本，分析其Bt蛋白含量、氮代谢关键酶活性及有关物质含量的变化，明确土壤盐分逆境条件下，Bt棉蕾、铃Bt蛋白表达量所受的影响及程度及其与氮代谢生理的关系，获得盐胁迫下Bt蛋白稳定表达的氮素调控途径，为盐碱地土壤Bt棉抗虫性安全应用，特别是棉铃虫防治的预警决策等方面提供理论和实践基础。

转 Bt 基因抗虫棉（Bt 棉）已在盐碱地棉区得到推广普及，但目前针对盐碱地Bt棉种植可能带来的生态安全性问题研究甚少。为明确土壤盐分逆境对Bt棉抗虫性的影响程度及其机理，本研究采用盆栽试验，以2个转Bt基因抗虫棉品种新棉33B（盐敏感）和中07（耐盐）为试验材料，设置5个土壤盐分水平(0、0.15%、0.30%、0.45%和0.60%), 研究在土壤盐分条件下，Bt棉生殖器官Bt杀虫蛋白表达量变化的动态特征及相关氮代谢生理变化规律，在此基础上进一步探讨了缓解盐胁迫下Bt杀虫蛋白含量降低的氮肥施用技术。结果表明，随着土壤盐分含量的升高，Bt棉生殖器官中Bt杀虫蛋白含量总体呈逐步降低的趋势，盐分含量越高，下降幅度越大。在盛蕾期2个不同类型棉花品种在土壤盐分0.30%及以上时，棉蕾中Bt杀虫蛋白含量都发生显著性下降；而在盛铃期，盐敏感型品种在土壤盐分0.15%、耐盐型品种在0.30%以上时，棉铃中Bt杀虫蛋白含量显著性下降。棉蕾中Bt杀虫蛋白表达量下降的同时，其可溶性蛋白含量、NR、GPT、GOT、GS活性均下降，游离氨基酸含量、蛋白酶和肽酶活性均增加；盐胁迫下棉铃中氮代谢的变化规律与棉蕾基本相似。相关分析表明，棉蕾、棉铃中Bt蛋白含量与肽酶、蛋白酶活性呈显著负相关关系，与NR、GPT 、GOT、GS活性呈显著或极显著正相关关系。表明土壤盐分影响Bt棉生殖器官的氮代谢引起Bt蛋白合成减弱，分解加强，从而导致Bt棉杀虫蛋白含量下降。施氮量对不同土壤盐分下Bt棉生殖器官杀虫蛋白含量的影响表现为：在0.15%和0.30%土壤盐分水平下，Bt棉棉蕾中杀虫蛋白含量随氮肥施用量的增加而增加；但在0.45%土壤盐分水平下，杀虫蛋白含量随氮肥施用量的增加而先增加后降低。在不同土壤盐分水平下，随着施氮量的增加，棉铃中Bt蛋白含量均呈逐渐增加的趋势。氮代谢相关酶活性变化表明，在0.15%和0.30%土壤盐分水平下，增加施氮量提高抗虫棉生殖器官可溶性蛋白含量，NR、GPT和GS活性，降低蛋白酶和肽酶活性，且NR、GPT和GS活性变化幅度高于蛋白酶和肽酶活性。以上结果表明通过适量增施氮肥能够提高盐碱土上Bt棉生殖器官中Bt杀虫蛋白表达量。