Bt-Cry1Ac棉花抗性棉鈴蟲對Cry2Ab的抗性風(fēng)險研究.pdf

1、Bt-Cry1Ac 棉花的應(yīng)用對棉花害蟲的有效控制發(fā)揮了重要的作用,但長期大面積種植將導(dǎo)致靶標(biāo)害蟲抗性的產(chǎn)生.為延緩昆蟲對Cry1Ac抗性的產(chǎn)生,人們提出了轉(zhuǎn)雙基因策略,但該策略有效實施的重要前提就是轉(zhuǎn)入的雙基因之間不存在交互抗性.本研究旨在利用生物測定的方法測定CrylAc抗性棉鈴蟲品系 LFR<,10>和BtR對Cry2Ab是否存在交互抗性,并利用體外標(biāo)記結(jié)合和表面等離子體共振技術(shù)研究CrylA、Cry2Ab與Cry1Ac抗、感棉鈴

2、蟲中腸刷狀緣膜囊泡(BrushBorder MembraneVesicles,BBMV)的結(jié)合動力學(xué),以明確棉鈴蟲中與Cry1Ac及Cry2Ab抗性相關(guān)的生化基礎(chǔ).另外,還運用酶標(biāo)板動力學(xué)等方法研究了酯酶與CrylAc前毒素和毒素間的相互作用,以闡明酯酶與Cry1Ac抗性的關(guān)系.全文主要結(jié)果如下: 1、生物測定表明兩個Cry1Ac抗性品系LFR<,10>和BtR對Cry1Ac抗性分別達(dá)253.0倍和2971.3倍,對Cry2Ab

3、的抗性分別為1.0倍和1.1倍,說明對Cry1Ac具有抗性的棉鈴蟲對Cry2Ab不存在交互抗性;進(jìn)一步對Cry2Ab與Cry1Ac抗、感品系BBMV的結(jié)合動力學(xué)研究表明:無論是在敏感品系內(nèi)還是抗性品系中,Cry1Ac與Cry2Ab之間均不存在競爭,說明了它們之間不存在共同的結(jié)合位點,結(jié)合位點的不同是Cry1Ac抗性棉鈴蟲對Cry2Ab不存在交互抗性的生理生化基礎(chǔ). 2、體外標(biāo)記結(jié)合表明棉鈴蟲對Cry1Ac產(chǎn)生抗性后,Cry1Ac

4、與位點2、Cry1Ab與位點1的結(jié)合能力都會下降,Cry1Ac與位點2的結(jié)合能力隨著抗性的增加而繼續(xù)減少,直至結(jié)合能力的喪失.但Cry1Ab與位點1的結(jié)合能力下降到一定程度時不再下降.Cry1Ac抗、感品系BBMV與Cry1Ac間的親和力沒有差異,但抗性品系中的結(jié)合位點濃度及結(jié)合能力顯著低于敏感品系.表面等離子體共振技術(shù)研究表明,在各品系與Cry1Ac的結(jié)合過程中,敏感品系的結(jié)合速率明顯高于抗性品系.這些結(jié)果表明,結(jié)合位點濃度和結(jié)合速率

5、的降低促使結(jié)合能力降低,結(jié)合能力的降低可能是棉鈴蟲對Cry1Ac抗性產(chǎn)生的重要因素. 3、酶活性測定表明,BtR品系Cry1Ac抗性棉鈴蟲的酯酶活性顯著高于敏感品系,但抗性品系中的堿性磷酸酯酶的活性卻顯著低于敏感品系.當(dāng)用Cry1Ac前毒素和毒素處理酯酶時發(fā)現(xiàn)敏感品系棉鈴蟲的酯酶不能與它們結(jié)合,而抗性品系的卻能與二者結(jié)合.當(dāng)用酯酶處理Cry1Ac前毒素時,發(fā)現(xiàn)抗性品系棉鈴蟲的酯酶對前毒素的活化作用顯著低于敏感品系.據(jù)此,我們推測

6、:棉鈴蟲體內(nèi)堿性磷酸酯酶的減少,減弱了其對前毒素的活化作用;同時,總酯酶在體內(nèi)的大量表達(dá),并與前毒素和毒素發(fā)生更多的非特異性結(jié)合,使毒素減少或失去與中腸上皮細(xì)胞膜上受體結(jié)合的機會.在以上兩個因素的作用下,使得棉鈴蟲對Cry1Ac毒素不敏感,即表現(xiàn)為抗性的產(chǎn)生. 綜上所述,無論是在Cry1Ac敏感棉鈴蟲還是抗性棉鈴蟲中,Cry2Ab和Cry1A蛋白均不具有共同的結(jié)合位點,Cry1Ac抗性棉鈴蟲對Cry2Ab不存在交互抗性.因此,C