Bt蛋白的杀虫活性及Bt水稻对二化螟产卵行为的调控作用
水稻螟虫对我国水稻危害严重，对其的防治是水稻生产中的重要一环。转Bt基因抗虫水稻的出现为防治水稻螟虫提供了一种新的策略。然而，Bt作物的长期应用可导致靶标害虫的抗性发展，最终使Bt作物的抗虫优势丧失。因此，如何延缓靶标害虫对Bt作物的抗性进化，确保转基因作物的可持续利用，是转基因作物推广中必须面对的问题。“高剂量/庇护所”是目前国际上普遍采用、行之有效的Bt作物靶标害虫抗性治理策略。本研究试图从目前常用的几种Cry蛋白中遴选出对二化螟具有较高杀虫活性的Bt蛋白用于水稻遗传转化，为培育出达到“高剂量”要求的Bt水稻新品系提供参考;同时，研究已成功培育的转Bt基因水稻对二化螟成虫产卵行为的调控作用，为制定和实施延缓二化螟Bt抗性进化的“庇护所”策略提供科学依据。主要研究结果如下: (1)生物测定结果显示，五种Bt蛋白对二化螟幼虫的杀虫活性从高到低的顺序为Cry1Ca＞Cry1Ab＞ Cry1Ac＞ Cry2Aa＞ Cry1Fa，而对家蚕杀虫活性从高到低的顺序为Cry1Fa＞ Cry1Ca＞Cry2Aa＞ Cry1Ab＞ Cry1Ac。其中，Cry1Ca，Cry1Ab和Cry1Ac三种蛋白对二化螟幼虫表现较高的杀虫活性，其EC50值分别为16.4，45.8和89.6 ng/g，分别是对家蚕活性的8、14和22倍。相反，Cry2Aa和Cry1Fa两种Bt蛋白对二化螟表现低毒，EC50值分别达到1208.5和6092.1 ng/g，但对家蚕表现了更高的杀虫活性（373.9和135.7 ng/g）。结果说明:Cry1Ca，Cry1Ab和Cry1Ac这三种杀虫蛋白更适用于抗二化螟Bt水稻的培育。 (2)风洞行为学试验及温室罩笼产卵试验均表明，二化螟成虫对健康（未被幼虫为害）的Bt和非Bt水稻没有产卵偏爱性。GC-MS分析同样显示健康的Bt水稻和非Bt水稻挥发物在质和量上均无显著差异。然而，无论是Bt水稻还是非Bt水稻，二化螟成虫均不喜欢在其幼虫为害的植株上产卵，偏爱在健康的植株上产卵。在模拟田间试验中，发现非Bt水稻受二化螟幼虫危害程度显著高于Bt水稻，二化螟在比较健康的Bt水稻上产卵量显著高于受幼虫为害较重的非Bt水稻。结果说明:二化螟对Bt和非Bt稻株没有产卵偏爱性，但其有选择在健康稻株产卵的习性。在田间条件下，由于Bt稻株受二化螟幼虫为害相对非Bt稻株较轻，导致二化螟成虫喜欢产卵于Bt稻株上。 本文研究结果对Bt水稻的培育过程中的Bt基因选择，以及未来Bt水稻推广后的靶标害虫抗性管理提供了重要的科学依据。
Bt蛋白;杀虫活性;Bt水稻;二化螟;产卵行为
中国农业科学院
硕士
转基因生物安全学
李云河
2017
中文
S767.32;S435.112.1
51
2018-01-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）