棉花品種鉀營養(yǎng)效率分析和Bt sCry1A基因的構(gòu)建.pdf

1、轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲植物已經(jīng)在生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的迅猛發(fā)展使棉花品種改良技術(shù)有了質(zhì)的飛躍，轉(zhuǎn)Bt抗蟲基因棉花被迅速大規(guī)模推廣的同時，也給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提出了新的難題。 缺鉀敏感是Bt抗蟲棉品種較突出的一個不足。我國農(nóng)田嚴(yán)重缺鉀，而抗蟲棉對鉀的需求量較大，利用效率偏低，大部分抗蟲棉品種往往因為缺鉀引發(fā)紅葉莖枯病，導(dǎo)致早衰、減產(chǎn)、品質(zhì)下降等不利結(jié)果。因此，要想充分發(fā)揮轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的優(yōu)勢，對其營養(yǎng)特性進(jìn)行深入研究勢在必行。研究表明，運用基

2、因工程技術(shù)將鉀吸收轉(zhuǎn)運相關(guān)基因轉(zhuǎn)入植物是改良植物鉀營養(yǎng)效率的一個有效途徑。 不同物種和同物種不同品種之間鉀的營養(yǎng)吸收利用效率具有顯著差異。本文選取了20個生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的棉花品種(系)，通過比較其在適鉀和低鉀條件下的生長狀況，從中篩選到180、343、1779和銀優(yōu)共4個鉀高效品種(系)，獲得P30、P80、Y18、澳棉、S25等5個鉀營養(yǎng)低效品種(系)；確定了苗期初篩耐低鉀棉花的參數(shù)：鉀效率系數(shù)與總根長、主莖長、地下部干重、地

3、上部干重4個主要苗期性狀的相對指數(shù)所構(gòu)成的綜合指數(shù)；克隆獲得擬南芥高親和力鉀轉(zhuǎn)運基因Atkup1，并構(gòu)建其植物表達(dá)載體，利用花粉管通道法轉(zhuǎn)化棉花。這些工作為發(fā)掘影響棉花鉀營養(yǎng)效率的關(guān)鍵基因資源，以及進(jìn)一步改良抗蟲棉品種的鉀營養(yǎng)效率奠定了基礎(chǔ)。 Bt抗蟲棉的另一個不足就是生育后期抗蟲性下降。研究表明引起抗性下降的主要原因是全長Cry1AmRNA轉(zhuǎn)錄本下降，引起活性抗蟲蛋白的含量減少所致。本研究通過順序連接Bt殺蟲基因，增加BtCr

4、y1A基因的拷貝數(shù)，構(gòu)建出Bt sCry1A表達(dá)載體，以期在抗蟲棉生育后期延長Cry1AmRNA半衰期，提高活性抗蟲蛋白的表達(dá)量。將Bt sCry1A基因轉(zhuǎn)化畢赤酵母，87.5％的重組子經(jīng)試紙條檢測有Bt抗蟲蛋白的表達(dá)，生物殺蟲試驗表明重組子具有殺蟲效果。將Bt sCry1A基因通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法轉(zhuǎn)入煙草，獲得轉(zhuǎn)Bt sCry1A基因的煙草植株12株，轉(zhuǎn)單Bt Cry1A基因的煙草植株3株。殺蟲結(jié)果表明，在轉(zhuǎn)Bt sCry1A基因的煙草植

5、株中，有33.3％的植株(4/12)表現(xiàn)高抗，58.3％的植株(7/12)表現(xiàn)中抗，8.3％的植株(1/12)不抗蟲。3株轉(zhuǎn)單Bt Cry1A基因的煙草中，有1株不抗蟲，2株表現(xiàn)中抗。說明BtsCry1A基因表達(dá)產(chǎn)物具有強殺蟲活性，而且，轉(zhuǎn)Bt sCry1A基因的煙草相比于轉(zhuǎn)單Bt Cry1A基因的煙草，更容易篩選獲得高抗蟲植株。 20個棉花品種(系)的鉀營養(yǎng)效率鑒定研究，不僅為生產(chǎn)應(yīng)用這些品種提供了鉀素營養(yǎng)指導(dǎo)，而且鉀營養(yǎng)高效