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

1、二化螟Chilo suppressalis(Walker)是水稻上的一種重要害蟲，對水稻的產量和質量造成重大損失，主要依靠化學農藥進行控制。但長期大量使用化學農藥，導致二化螟對其產生抗性，使得防治更加困難，同時對周圍生態(tài)環(huán)境產生嚴重影響。轉Bt基因水稻為二化螟的防治提供了一種新方法。在中國轉Bt基因抗蟲水稻已于2009年獲得生物安全證書，有可能在幾年后完成相關的后續(xù)評估實現商業(yè)化種植。二化螟作為轉基因Bt水稻的主要靶標害蟲之一，其抗性風

2、險是影響轉基因水稻長期田間應用的重要因素之一。因此在其大規(guī)模商業(yè)化種植之前，開展我國田間二化螟種群對Bt毒素的敏感性調查，可以為今后二化螟對Bt水稻抗性風險評估與抗性監(jiān)測打下良好的基礎，相關結果可以作為評價抗性發(fā)展水平的重要依據。本文調查了三種Cry1A毒素對室內敏感種群及五個田間二化螟種群的毒力，同時對二化螟潛在的Bt毒素受體鈣粘蛋白(cadherin)進行了基因克隆、多態(tài)性分析和mRNA表達檢測。相關研究結果總結如下：
　　

3、 ⑴Cry1A毒素對二化螟敏感種群及田間種群的毒力。對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敏感品系(CN)進行Cry1A毒素(Cry1Aa、 Cry1Ab、 Cry1Ac)的敏感性測定。結果顯示，對敏感品系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5個田間種群的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Cry1A毒素的敏感性差異不顯著（＜2倍），對三種Cry1A毒素的敏感性基本均表現為Cry1 Ab＞Cry1 Aa＞Cry1 Ac。目前，Bt水稻還未進行商業(yè)化種植，二化螟田間種群對Cry1A毒素的敏感水平與室內長期飼養(yǎng)的敏感品系相

5、當，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水稻對靶標害蟲的長期有效控制，抗性監(jiān)測和預防性抗性治理方法的相關基礎研究工作必須提前展開。
　　 ⑵二化螟田聞種群鈣粘蛋白基因的多態(tài)性和mRNA表達水平。根據已有的二化螟鈣粘蛋白基因CsCAD(GenBank: DQ821523.2)的序列，進行了室內敏感品系和四個田間二化螟種群（除大豐種群外）的鈣粘蛋白基因的克隆和序列測定。結果顯示:5個種群共15個不同鈣粘

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5148個堿基中有179個堿基存在多態(tài)性，約占總堿基數的3.48％;編碼的1715個氨基酸中，有100個氨基酸位點存在多態(tài)性，約占氨基酸總數的5.83％。同一種群的3個鈣粘蛋白基因間的序列相似性極高，都在99％左右;5個不同種群的每個鈣粘蛋白序列與CsCAD比較，相似性均超過99％。存在差異的氨基酸平均分布在鈣粘蛋白各結構域內，沒有在某結構域集中出現的情況。通過實時定量PCR檢測發(fā)現，室

7、內敏感品系和四個田間二化螟種群鈣粘蛋白基因在mRNA表達水平上有一些差異，但差異不顯著。JZ種群的鈣粘蛋白表達量最高，為1.292，高于敏感種群CN表達量1，其他3個種群表達量均低于CN，其中RC種群鈣粘蛋白的表達量最低，只有0.639，WZ和HX的表達量分別為0.656和0.809。從鈣粘蛋白序列多態(tài)性和mRNA表達量兩方面的結果看出，各種群之間的變異較小。二化螟鈣粘蛋白已證實可以結合Bt毒素，但是否為有效的毒素功能受體還需進一步驗證