雙價Bt抗蟲水稻的培育和轉(zhuǎn)基因水稻回交效應(yīng)分析.pdf

1、蘇云金芽胞桿菌(Bt)產(chǎn)生的晶體蛋白對鱗翅目昆蟲具有特異的毒性,它作為生物殺蟲劑在農(nóng)業(yè)害蟲防治中已經(jīng)應(yīng)用了幾十年。隨著植物基因工程的發(fā)展,編碼這種殺蟲晶體蛋白的歷基因被轉(zhuǎn)入許多作物中用于害蟲防治。轉(zhuǎn)基因的Bt作物在1996年開始商業(yè)化種植,給目標昆蟲群體帶來了巨大的選擇壓,因此面臨著昆蟲可能對其進化出抗性的風(fēng)險。為了延緩昆蟲抗性的發(fā)展,人們設(shè)計了很多昆蟲抗性治理(IRM)的策略,基因聚合是其中的一種。
　　 水稻是最重要的糧食作

2、物之一,全世界一半以上的人口以之為主食。蟲害是世界范圍內(nèi)水稻生產(chǎn)的一個嚴重威脅,每年都造成巨大的經(jīng)濟損失。為了防治鱗翅目的昆蟲,許多歷基因被轉(zhuǎn)入水稻中,成功地獲得了具有抗蟲性的轉(zhuǎn)基因株系。根癌農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化法是培育Bt水稻最常用的方法,但是轉(zhuǎn)化的過程會引起許多體細胞變異,影響了轉(zhuǎn)基因水稻植株的農(nóng)藝性狀。
　　 本研究以分別轉(zhuǎn)入了cry1Ab、cry1Ac、cry1C和cry2A的4個單價Bt水稻株系為親本,通過有性雜交的方法將

3、不同的Bt基因聚合起來,培育雙價Bt抗蟲水稻,并對它們的抗蟲性和農(nóng)藝性狀進行了評價。同時,我們還以原品種為輪回親本,將其中分別轉(zhuǎn)入了cry1Ac、cry1C和cry2A的3個單價Bt水稻株系連續(xù)回交3次,最后考察了BCnF3(n=1,2,3)純合株系的農(nóng)藝性狀。本研究獲得的主要結(jié)果如下:
　　 1.通過PCR方法在F2代檢測Bt基因的分離比,證明Bt基因在聚合后代中仍然按照孟德爾規(guī)律穩(wěn)定地遺傳,并且在F3代篩選獲得了各種組合的雙

4、價Bt純合的水稻株系。
　　 2.酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)的結(jié)果表明cry1Ab、cry1Ac和cry2A在聚合之后能夠穩(wěn)定地表達,對應(yīng)的Bt蛋白在雙價株系中的含量基本上維持在單價親本的水平。Cry1C蛋白在雙價株系中的含量在聚合之后普遍降低了。Cry1Ab、Cry1C和Cry2A蛋白在不同組織中的含量由高到低的順序依次為葉片、胚乳、莖桿和根,而Cry1Ac蛋白含量由高到低的順序依次為葉片、莖桿、根和胚乳。
　　

5、3.所有轉(zhuǎn)基因株系在室內(nèi)抗性測驗中對一齡三化螟(Scirpophaga incertulas)的致死率為100％,對二齡三化螟的致死率也都高于75％。1Ab+1C、1Ac+1C和1Ac+2A這3種組合對二化螟(Chilo suppressalis)的致死率超過80％,其中1Ac+1C和1Ac+2A產(chǎn)生的致死率顯著高于它們的單價親本,體現(xiàn)出明顯的增效作用。另外,二化螟幼蟲對Bt蛋白的敏感性顯著弱于三化螟幼蟲,相同昆蟲的二齡幼蟲對Bt蛋白的

6、敏感性顯著弱于一齡幼蟲。
　　 4.在田間的抗性試驗中,原品種明恢63(MH63)和汕優(yōu)63(SY63)受到嚴重的危害,而所有的單價和雙價純合株系以及雜交種都對鉆心蟲表現(xiàn)出優(yōu)良的抗性,出現(xiàn)的枯心極少。轉(zhuǎn)cry2A單價株系及其對應(yīng)的雜交種受到很輕微的卷葉螟危害,而其它所有的轉(zhuǎn)基因株系和雜交種都完全沒有卷葉。
　　 5.單價和雙價純合株系的形態(tài)學(xué)性狀和產(chǎn)量性狀出現(xiàn)了一些變異,但是大部分雙價純合株系的單株產(chǎn)量達到了MH63的水

7、平。Bt雜交種農(nóng)藝性狀的變異相對親本較少,所有雙價雜交種的單株產(chǎn)量與SY63相比都沒有顯著的差異。
　　 6.連續(xù)回交和自交后通過發(fā)芽試驗篩選到了BCnF3純合株系,它們?nèi)匀粚λ诀[翅目害蟲保持著優(yōu)良的抗性。
　　 7.3個單價親本株系農(nóng)藝性狀的變異在很大程度上得到了恢復(fù),BC3F3純合株系的單株產(chǎn)量都達到了MH63的水平。
　　 8.對帶有cry1C和cry2A的單價親本株系轉(zhuǎn)基因插入位點進行了詳細的分析,通過