二化螟田間種群對(duì)CrylA毒素的敏感性及鈣粘蛋白基因的多態(tài)性和mRNA表達(dá)水平.pdf

1、二化螟Chilo suppressalis(Walker)是水稻上的一種重要害蟲(chóng)，對(duì)水稻的產(chǎn)量和質(zhì)量造成重大損失，主要依靠化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行控制。但長(zhǎng)期大量使用化學(xué)農(nóng)藥，導(dǎo)致二化螟對(duì)其產(chǎn)生抗性，使得防治更加困難，同時(shí)對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響。轉(zhuǎn)Bt基因水稻為二化螟的防治提供了一種新方法。在中國(guó)轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)水稻已于2009年獲得生物安全證書(shū)，有可能在幾年后完成相關(guān)的后續(xù)評(píng)估實(shí)現(xiàn)商業(yè)化種植。二化螟作為轉(zhuǎn)基因Bt水稻的主要靶標(biāo)害蟲(chóng)之一，其抗性風(fēng)

2、險(xiǎn)是影響轉(zhuǎn)基因水稻長(zhǎng)期田間應(yīng)用的重要因素之一。因此在其大規(guī)模商業(yè)化種植之前，開(kāi)展我國(guó)田間二化螟種群對(duì)Bt毒素的敏感性調(diào)查，可以為今后二化螟對(duì)Bt水稻抗性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與抗性監(jiān)測(cè)打下良好的基礎(chǔ)，相關(guān)結(jié)果可以作為評(píng)價(jià)抗性發(fā)展水平的重要依據(jù)。本文調(diào)查了三種Cry1A毒素對(duì)室內(nèi)敏感種群及五個(gè)田間二化螟種群的毒力，同時(shí)對(duì)二化螟潛在的Bt毒素受體鈣粘蛋白(cadherin)進(jìn)行了基因克隆、多態(tài)性分析和mRNA表達(dá)檢測(cè)。相關(guān)研究結(jié)果總結(jié)如下：
　　

3、 ⑴Cry1A毒素對(duì)二化螟敏感種群及田間種群的毒力。對(duì)2011年采自浙江溫州(WZ)、江西瑞昌(RC)、安徽和縣(HX)、江蘇大豐(DF)和湖北荊州(JZ)5地秧田的二化螟種群以及室內(nèi)敏感品系(CN)進(jìn)行Cry1A毒素(Cry1Aa、 Cry1Ab、 Cry1Ac)的敏感性測(cè)定。結(jié)果顯示，對(duì)敏感品系CN的毒力，Cry1Ab最高，LC50為0.229μg/cm2;其次是Cry1Aa，LC50為0.240μg/cm2;毒力最低為Cry1Ac

4、，LC50為0.277μg/cm2。 Cry1Ab、C巧1Aa和Cry1 Ac對(duì)5個(gè)田間種群的LC50分別在0.147～0.304、0.152～0.335和0.170～0.351μg/cm2之間。各田間種群對(duì)Cry1A毒素的敏感性差異不顯著（＜2倍），對(duì)三種Cry1A毒素的敏感性基本均表現(xiàn)為Cry1 Ab＞Cry1 Aa＞Cry1 Ac。目前，Bt水稻還未進(jìn)行商業(yè)化種植，二化螟田間種群對(duì)Cry1A毒素的敏感水平與室內(nèi)長(zhǎng)期飼養(yǎng)的敏感品系相

5、當(dāng)，甚至更敏感，Bt水稻的種植可以有效減輕二化螟的為害。但為了確保Bt水稻對(duì)靶標(biāo)害蟲(chóng)的長(zhǎng)期有效控制，抗性監(jiān)測(cè)和預(yù)防性抗性治理方法的相關(guān)基礎(chǔ)研究工作必須提前展開(kāi)。
　　 ⑵二化螟田聞種群鈣粘蛋白基因的多態(tài)性和mRNA表達(dá)水平。根據(jù)已有的二化螟鈣粘蛋白基因CsCAD(GenBank: DQ821523.2)的序列，進(jìn)行了室內(nèi)敏感品系和四個(gè)田間二化螟種群（除大豐種群外）的鈣粘蛋白基因的克隆和序列測(cè)定。結(jié)果顯示:5個(gè)種群共15個(gè)不同鈣粘

6、蛋白基因單克隆間堿基和氨基酸的序列差異均不大，全長(zhǎng)5148個(gè)堿基中有179個(gè)堿基存在多態(tài)性，約占總堿基數(shù)的3.48％;編碼的1715個(gè)氨基酸中，有100個(gè)氨基酸位點(diǎn)存在多態(tài)性，約占氨基酸總數(shù)的5.83％。同一種群的3個(gè)鈣粘蛋白基因間的序列相似性極高，都在99％左右;5個(gè)不同種群的每個(gè)鈣粘蛋白序列與CsCAD比較，相似性均超過(guò)99％。存在差異的氨基酸平均分布在鈣粘蛋白各結(jié)構(gòu)域內(nèi)，沒(méi)有在某結(jié)構(gòu)域集中出現(xiàn)的情況。通過(guò)實(shí)時(shí)定量PCR檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，室

7、內(nèi)敏感品系和四個(gè)田間二化螟種群鈣粘蛋白基因在mRNA表達(dá)水平上有一些差異，但差異不顯著。JZ種群的鈣粘蛋白表達(dá)量最高，為1.292，高于敏感種群CN表達(dá)量1，其他3個(gè)種群表達(dá)量均低于CN，其中RC種群鈣粘蛋白的表達(dá)量最低，只有0.639，WZ和HX的表達(dá)量分別為0.656和0.809。從鈣粘蛋白序列多態(tài)性和mRNA表達(dá)量?jī)煞矫娴慕Y(jié)果看出，各種群之間的變異較小。二化螟鈣粘蛋白已證實(shí)可以結(jié)合Bt毒素，但是否為有效的毒素功能受體還需進(jìn)一步驗(yàn)證