【摘要】：表達殺蟲蛋白的轉(zhuǎn)基因作物防治鱗翅目害蟲已廣泛應用20多年。然而,室內(nèi)及田間例證表明靶標害蟲抗性種群的產(chǎn)生威脅轉(zhuǎn)基因作物的可持續(xù)應用。亞洲玉米螟Ostrinia furnacalis是玉米重要害蟲之一,是轉(zhuǎn)cry1Ah基因玉米的靶標害蟲。明確靶標害蟲的抗性遺傳規(guī)律及其分子基礎(chǔ)是建立適宜抗性治理策略的重要基礎(chǔ)。因此,本文旨在明確亞洲玉米螟對Cry1Ah的抗性演化與遺傳規(guī)律以及抗性的分子基礎(chǔ)。評估了抗性遺傳的母體效應、性連鎖和顯性度。另外,通過回交的方式評估了調(diào)控抗性的基因位點數(shù)目。采用改進的Pull-down方法,即將Cry1Ah蛋白和NHSactivated sepharose活化瓊脂糖進行液相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用分析,鑒定了Cry1Ah蛋白在ACB-BtS和ACB-AhR兩個品系BBMV上的受體蛋白,進而通過組學分析從轉(zhuǎn)錄和翻譯水平比較了ACB-BtS和ACB-AhR在的異同。在人工飼料添加Cry1Ah蛋白汰選48代的ACB-AhR品系對Cry1Ah產(chǎn)生了200倍的抗性;該抗性品系能夠在轉(zhuǎn)cry1Ah基因玉米上存活。該品系對Cry1F產(chǎn)生了高達464倍的交互抗性;對Cry1Ab和Cry1Ac產(chǎn)生了中等水平的交互抗性,交互抗性水平分別為28.38倍和22.11倍;對Cry1Ie沒有產(chǎn)生交互抗性。ACB-AhR的交互抗性模式同ACB-FR的模式不對稱。ACB-FR對Cry1Ah沒有產(chǎn)生交互抗性,說明:這兩個抗性品系的抗性機制不同。Cry1Ah抗性為常染色體遺傳。抗性顯性度隨著毒素濃度的降低而增加。用轉(zhuǎn)cry1Ah基因玉米組織生測,抗性表現(xiàn)為功能隱性遺傳�？剐詾槎嗷蛘{(diào)控。Pull-down分析結(jié)果表明:在敏感品系中,Cry1Ah能夠結(jié)合多種蛋白,主要包括堿性磷酸酶(ALP)、鈣黏蛋白(CAD)、肌動蛋白、氨肽酶(APN)、酚氧化酶(proPO)、絲氨酸蛋白酶抑制劑(SPI)、immulectin、V-ATP酶,以及一些從未報道過的結(jié)合蛋白。在抗性品系中,沒有檢測到Cry1Ah同ALP的結(jié)合,表明亞洲玉米螟對Cry1Ah產(chǎn)生抗性可能同該蛋白的缺失有關(guān)。另外,選取了12個代表性基因,比較了這些基因在ACB-BtS和ACB-AhR中的表達量。相比ACB-BtS品系,ACB-AhR的proPO、ALP、和APN的表達量分別增加了7.5倍、6.2倍、1.4倍;但是cad的表達量下降了0.7倍。該實驗結(jié)果一方面表明亞洲玉米螟對Cry1Ah產(chǎn)生抗性同ALP和CAD受體位點的減少、免疫系統(tǒng)的增強有關(guān);一方面為Cry1Ah同免疫相關(guān)蛋白直接結(jié)合提供了證據(jù)�！敖M學”分析結(jié)果表明:ACB-BtS和ACB-AhR共轉(zhuǎn)錄了7007個mRNA和表達了182個蛋白,90個轉(zhuǎn)錄本具有同步轉(zhuǎn)錄和翻譯功能。同Cry1Ah抗性相關(guān)的下調(diào)基因包括:APN、ABCC3、DIMBOA誘導細胞色素P450、ALP、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶、CAD、V-ATP酶。上調(diào)基因包括熱激蛋白70和羧酸酯酶。與抗性相關(guān)的基因大多為下調(diào)基因。KEGG分析結(jié)果表明:578個差異表達基因和29個差異蛋白分別參與27個代謝途徑和10個代謝途徑。另外,基于隨機選擇基因相對表達量的RT-qPCR結(jié)果證實了“組學”反應。DEGS結(jié)果對進一步闡明亞洲玉米螟對Cry1Ah的抗性提供了參考價值。以上結(jié)果表明ACB具有對Cry1Ah玉米產(chǎn)生抗性的潛在風險,在7天的侵染之后。其抗性為常染色體遺傳,無性鏈鎖,多基因調(diào)控且為功能性隱形。ACB-AhR對Cry1Ab和Cry1Ac中等交互抗性,對Cry1F產(chǎn)生了不對稱性的高水平交互抗性,而對Cry1Ie沒有交互抗性。Cry1Ah抗性可能與ALP、CAD受體位點的減少及免疫力增強有關(guān)。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S435.132

【參考文獻】

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1 楊軍;仇煥廣;董婉璐;曹智;;2014年國內(nèi)外玉米市場分析及2015年展望[J];農(nóng)業(yè)展望;2015年03期

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本文編號：2773761