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本研究选用转基因杂交抗虫棉中棉所29号和转双价基因(Bt+CpTI)抗虫棉SGK321两个品种,探索在不同播期处理、不同化学调节物质处理下抗虫棉体内毒蛋白表达量及相关生理代谢指标的变化趋势及相互关系。
研究结果表明,本试验条件下各播期处理盛蕾后Bt毒蛋白表达量峰值时间总体随播期推迟而提前,表现如下:4月1日处理在盛花期,4月20日处理在初花期,而5月10日、5月30日处理则出现在盛蕾期。播期以4月20日处理在各生育时期Bt蛋白表达量高于其它处理。空间效应营养器官毒蛋白表达量表现为功能叶、花铃对位果枝叶>幼蕾果枝叶、展平叶,生殖器官表现为幼铃>当日花>幼蕾,幼蕾、当日花及幼铃生殖器官Bt毒蛋白表达量均低于各自对位果枝叶表达量。分析Bt毒蛋白表达量与日均活动温度间的相关性呈二次曲线关系,相关系数为0.5170~0.6774,达到显著水平,模型表明以24℃左右为Bt毒蛋白表达的最适日均活动温度,模拟模型的99%置信区间适宜值为21.54℃~26.41℃,而这一区间温度有利于Bt毒蛋白的高效表达,低于21.54℃或高于26.41℃的温度均抑制Bt蛋白的表达。结合试验所在生态区棉铃虫发生特性,提出选择4月20日播期使抗虫棉与3、4代棉铃虫高发时耦合具有相对较高的抗性。
相关分析表明,可溶性蛋白与Bt毒蛋白成正相关,在功能叶、展平叶和花铃对位果枝叶中达到显著水平。以4月20日及5月10日处理含量较高,随生育期推迟,最大值出现时间也逐渐提前:4月1日处理在盛花期,4月20日、5月10日处理在开花期,5月30日处理在盛蕾期。功能叶及展平叶表现以初花期为高点的单峰曲线,幼蕾及对位果枝叶表现以初花期及花后30天较高的M型下降趋势;可溶性蛋白含量空间效应为功能叶>花铃对位果枝叶>展平叶>幼蕾对位果枝叶>花、幼铃>幼蕾。与日均活动温度间成负相关,表现和Bt毒蛋白-温度间相近的关系。
相关分析结果表明,氨基酸含量与Bt毒蛋白和可溶性蛋白间在功能叶、展平叶中呈显著或极显著负相关,幼蕾、花铃及对位果枝叶中没有达到显著水平;与日均活动温度间表现显著正相关。含氮率与Bt毒蛋白表达量、可溶性蛋白含量间相关关系不显著;与氨基酸含量表现正相关,在花铃及其对位果枝叶、幼蕾对位果枝叶中达到显著水平;与日均活动温度表现显著正相关。
对代谢生理活性指标的分析进一步表明,SOD、POD活性和MDA含量三者与Bt毒蛋白表达量间成不同程度的负相关关系,由此表明Bt毒蛋白表达随代谢生理活动的旺盛而加大,反之则减少。
试验研究了水杨酸、萘乙酸和氯化胆碱对转Bt基因抗虫棉生育后期的调节效应,结果表明:水杨酸两种浓度处理较对照提高了功能叶片中Bt毒蛋白表达量、可溶性蛋白含量和SOD活性,降低了MDA的含量,在一定程度上延缓了植株衰老,提高了生育后期抗虫性;萘乙酸两种浓度处理与对照相比不具有明显的优势,10mg·L-1处理各项指标低于对照,而20mg·L-1处理略高于对照;氯化胆碱两个浓度处理与对照没有明显差异。