大氣CO2濃度升高對(duì)玉米抗蟲物質(zhì)的影響.pdf

1、作為主要溫室氣體的大氣 CO2濃度升高對(duì)植物-植食性昆蟲的影響受到越來(lái)越多的關(guān)注。大氣 CO2濃度升高不僅會(huì)影響植物營(yíng)養(yǎng)化學(xué)成分的變化，還會(huì)引起植物次生抗蟲物質(zhì)表達(dá)的改變，從而影響作物-害蟲的相互作用。玉米是重要的糧食和飼料及工業(yè)原料，亞洲玉米螟 Ostrinia furnacalis(Guenée)是周期性大暴發(fā)、嚴(yán)重危害玉米的重要害蟲。玉米抗蟲性利用具有經(jīng)濟(jì)、易操作，不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是亞洲玉米螟綜合治理的最基本的防治措施。研

2、究大氣CO2濃度升高對(duì)玉米抗蟲物質(zhì)的影響，對(duì)于明確未來(lái)全球氣候變化情景下玉米營(yíng)養(yǎng)和次生代謝生化物質(zhì)的變化規(guī)律具有重要的意義，實(shí)踐上對(duì)于明確寄主抗蟲性的變化趨勢(shì)與利用具有重要的指導(dǎo)意義。本實(shí)驗(yàn)利用田間直播、開(kāi)頂式氣室（OTC）和室內(nèi)動(dòng)態(tài)氣室模擬當(dāng)前和未來(lái)大氣CO2濃度（~390μL/L，550μL/L，750μL/L）環(huán)境，測(cè)定了不同大氣CO2濃度環(huán)境下普通玉米鄭58和轉(zhuǎn)cry1Ac-m基因玉米的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)成分、內(nèi)源次生抗蟲物質(zhì)丁布和外源抗

3、蟲基因表達(dá)物質(zhì)Cry1Ac殺蟲蛋白的含量變化，以及這種變化對(duì)玉米螟的生長(zhǎng)發(fā)育及適合度的影響。取得以下主要結(jié)果：
　　玉米在OTC中種植45 d后，采集葉片測(cè)定其非結(jié)構(gòu)性碳（淀粉、可溶性糖，TNC）及N含量。結(jié)果表明高大氣 CO2濃度（750μL/L）環(huán)境下，玉米葉片的淀粉、可溶性糖、TNC含量及TNC：N都明顯增加，而葉片的N含量差異不顯著。對(duì)照玉米葉片的N含量顯著的高于轉(zhuǎn)基因玉米，其他營(yíng)養(yǎng)成分沒(méi)有顯著變化。
　　采集在 O

4、TC種植45 d后的玉米葉片，用超高效液相色譜儀測(cè)定葉片中丁布的含量，用Bt-Cry1Ab/Ac酶聯(lián)免疫試劑盒測(cè)定轉(zhuǎn)基因玉米葉片中Bt蛋白的含量。不同大氣CO2濃度和品種對(duì)玉米葉片丁布的含量沒(méi)有顯著影響。隨著CO2濃度的升高，轉(zhuǎn)基因玉米的Cry1Ac蛋白表達(dá)量有下降的趨勢(shì)，但各處理間沒(méi)有顯著差異。
　　用生長(zhǎng)在不同大氣CO2濃度環(huán)境下的鄭58或轉(zhuǎn)cry1Ac-m基因玉米植株的葉片，分別在相應(yīng)大氣 CO2濃度環(huán)境下和/或當(dāng)前大氣 C

5、O2濃度環(huán)境下飼喂亞洲玉米螟初孵幼蟲。結(jié)果表明，大氣CO2濃度對(duì)亞洲玉米螟48 h的死亡率沒(méi)有顯著影響；轉(zhuǎn)cry1Ac-m基因玉米具有顯著的殺蟲效果；大氣CO2濃度和品種間交互作用不顯著。田間OTC種植的玉米植株在心葉期和抽絲期人工接蟲鑒定結(jié)果表明，不同大氣CO2濃度對(duì)玉米心葉期和穗期抗螟性沒(méi)有顯著影響。轉(zhuǎn)cry1Ac-m基因玉米具有顯著的抗蟲性。轉(zhuǎn) cry1Ac-m基因玉米植株上的單株存活蟲數(shù)和隧道數(shù)以及隧道長(zhǎng)度在750μL/L大氣C

6、O2濃度處理都有明顯的增加。這與Cry1Ac蛋白表達(dá)量隨大氣CO2濃度升高而下降的趨勢(shì)一致。另一方面，鄭58玉米上的單株存活蟲數(shù)和隧道數(shù)以及隧道長(zhǎng)度在550μL/L大氣CO2濃度處理明顯增加，在750μL/L大氣CO2濃度處理則明顯下降。說(shuō)明當(dāng)大氣CO2濃度達(dá)到750μL/L，由于玉米C/N增加，營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量下降，使其作為亞洲玉米螟幼蟲的食物適合度下降，幼蟲存活率降低，危害下降。
　　以上結(jié)果說(shuō)明，大氣CO2濃度升高使玉米C/N增加，