转Bt基因水稻Bt蛋白表达量检测及螟虫抗性和农艺性状评价

【摘要】鳞翅目害虫是水稻主要虫害之一,发虫严重的年份会造成水稻严重减产。为了防治稻纵卷叶螟、二化螟、三化螟等鳞翅目害虫,Bt基因被导入水稻中,获得了许多具有抗虫性的转基因水稻。对育成的转基因水稻有必要进行各方面的评价,比如外源Bt基因在水稻中的蛋白表达情况,转基因水稻的抗虫性、农艺性状及稻米品质等。本研究以转cry1Ab/Ac、cry1C*基因水稻为试验材料,采用分期播种的方法,用EnviroLogix试剂盒定量检测Bt基因在水稻分蘖期叶片、抽穗期叶片和抽穗期茎秆中的蛋白表达量。田间自然发虫条件下调查转基因水稻的抗虫性,并考察主要农艺性状及稻米品质分析。本研究主要获得如下结果：1、对转cry1Ab/Ac基因的TT51(即华恢1号)和2个衍生系华抗恢317、华抗恢307的Cry1Ab/Ac蛋白表达量测定结果表明,在分蘖期叶片中,TT51的蛋白表达量平均14.291μg/g鲜重、华抗恢317平均12.78μg/g鲜重、华抗恢307平均12.42μg/g鲜重,衍生系的Cry1Ab/Ac蛋白表达量略低于原始转基因株系；在抽穗期叶片中,TT51的蛋白表达量平均14.61μg/g鲜重,华抗恢317平均13.56μg/g鲜重,华抗恢307平均11.401μg/g鲜重,原始株系和衍生系差异不明显；在抽穗期茎秆中,TT51的蛋白表达量平均18.02μg/g鲜重,华抗恢317平均16.25μg/g鲜重,华抗恢307平均12.48μg/g鲜重,衍生系略低于原始转基因株系。杂交种华香优317(川香29A/华抗恢317)分蘖期叶片中的蛋白表达量平均8.48μg/g鲜重,抽穗期叶片中平均8.49μg/g鲜重,抽穗期茎秆中平均9.57μg/g鲜重；金优307(金23A/华抗恢307)分蘖期叶片中的蛋白表达量为平均7.91μg/g鲜重,抽穗期叶片中平均7.66μg/g鲜重,抽穗期茎秆中平均8.09μg/g鲜重；杂交种的Cry1Ab/Ac蛋白表达量比父本低30%左右,表明crylAb/Ac基因的表达是有剂量效应的。2、对转cry1C*基因的T_IC-19及其衍生系华抗8530的Cry1C*蛋白表达量测定结果表明,在分蘖期叶片,T1C-19的蛋白表达量平均0.651μg/g鲜重,华抗8530平均0.49μg/g鲜重；在抽穗期叶片,T_IC-19的蛋白表达量平均1.06μg/g鲜重,华抗8530平均0.90μg/g鲜重；在抽穗期茎秆,T_IC-19的蛋白表达量平均0.07μg/g鲜重,华抗8530平均0.05μg/g鲜重；衍生系的Cry1C*蛋白表达量比原始转基因系低20%左右,表明cry1C*基因在不同的遗传背景表达有一定的差异。华两优630(天源6S/华抗8530)分蘖期叶片中的平均蛋白表达量0.29μg/g鲜重,抽穗期叶片中平均0.40μg/g鲜重,抽穗期茎秆中平均0.03μg/g鲜重。杂交种的Cry1C蛋白表达量比父本低40%左右,表明cry1C*基因的表达也是有剂量效应的。3、比较不同播种期Bt基因的Bt蛋白表达量表明,4月23日以前和6月13日以后播种的表达量较高,5月11日至5月27日播种的表达量较低。分蘖期叶片中的Bt蛋白在5月11日播种的表达量最低,抽穗期叶片中的Bt蛋白在4月23日的表达量最低,推测在高温条件下Bt基因的表达可能有一定的降低,在适宜温度条件下,表达量较高。4、比较cry1Ab/Ac基因和cry1C*基因的Bt蛋白表达量表明,在叶片中,cry1Ab/Ac基因的Bt蛋白表达量比cry1C*基因高12-22倍,而在茎秆中,cry1Ab/Ac基因的Bt蛋白表达量比cry1C*基因高257倍。5、cry1Ab/Ac基因水稻抽穗期茎秆的Cry1Ab/Ac蛋白含量高于分蘖期和抽穗期叶片的蛋白含量。转cry1C*基因水稻在不同时期、不同组织中Cry1C*蛋白含量的高低顺序为抽穗期叶片>分蘖期叶片>抽穗期茎秆。6、在不喷施农药的自然条件下,田间螟虫抗性调查结果表明,转基因水稻都未受到螟虫危害,非转基因对照品种9311的稻纵卷叶螟危害率为7.4-10.4%,明恢63的稻纵卷叶螟危害率为4.9%。7、对不同播期的主要农艺性状和单株产量以及稻米品质分析表明,华抗8530和华两优630的综合表现较好,有一定的生产利用价值。8、对以9311为受体亲本改良得到的8个抗螟虫株系的芯片分析表明,华抗8526、华抗8527、华抗8529和华抗8530的遗传背景回复率分别是95.65%、96.39%、84.84%和85.90%,它们的主要农艺性状和稻米品质基本与9311相似。
【作者】莫春红；
【导师】牟同敏；
【作者基本信息】华中农业大学，作物遗传育种，2014，硕士
【关键词】转基因水稻；Bt蛋白表达量；螟虫抗性；

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