Bt水稻組織中Cry蛋白的表達及在殘體中的降解動態(tài).pdf

1、轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的培育和利用為控制水稻害蟲提供了一條經(jīng)濟、安全、有效的新途徑。中國在轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻方面的研究處于世界領(lǐng)先水平，已創(chuàng)制出大量的轉(zhuǎn)基因水稻新材料、新品系。有不少品系顯示出了很好的商業(yè)化應(yīng)用潛力。但產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前，嚴(yán)格、充分地做好安全性評價尤為重要。評價Bt水稻的環(huán)境安全性，一個重要的方面是其產(chǎn)生的Cry蛋白對農(nóng)田環(huán)境中非靶標(biāo)生物如天敵昆蟲、土壤動物、水生生物等的潛在風(fēng)險。因此，明確Cry蛋自在Bt水稻生長期不同組織中的含量和殺蟲

2、活性及收獲后在植株殘體中的降解動態(tài)是系統(tǒng)評價Bt水稻所產(chǎn)生外源Cry蛋白環(huán)境風(fēng)險的重要基礎(chǔ)。本研究以無標(biāo)記轉(zhuǎn)cry1Ab基因水稻mfb-MH86和其非轉(zhuǎn)基因親本對照MH86為材料，通過酶聯(lián)免疫吸附測定法(ELISA)和敏感昆蟲生測研究了Cry1Ab蛋白在不同生長時期不同組織中的表達動態(tài)及抗蟲性;以轉(zhuǎn)基因水稻T1C-19（表達Cry1C）和T2A-1(表達Cry2A)及它們的非轉(zhuǎn)基因親本對照MH63為材料，通過ELISA技術(shù)監(jiān)測了其殘體組

3、織中Bt蛋白的降解動態(tài)，以期為系統(tǒng)評價Bt水稻的環(huán)境風(fēng)險奠定基礎(chǔ)。具體研究結(jié)果如下:
　　1) mfb-MH86 Cry1Ab蛋白的表達及對二化螟的抗性:mfb-MH86 Cry1Ab蛋白的表達情況為在葉片中的表達量最高(9.71～34.09μg/g干重(DW))，莖中次之（7.66～18.51μg/g DW），根中最低(1.95～13.40μg/g DW)。在所有測定的水稻組織中，Cry1Ab蛋白量在苗期和分蘗期最高。生物測定試

4、驗顯示，二化螟取食mfb-MH86水稻不同生長期的莖稈6天后，死亡率均達到100％;而取食相應(yīng)的非轉(zhuǎn)基因?qū)φ誐H86莖稈的二化螟死亡率為15.0～38.3％。說明，mfb-MH86水稻莖中Cry1Ab蛋白的表達水平足以使整個生長季的水稻得到保護，免受靶標(biāo)害蟲二化螟的危害。
　　2) Cry蛋白在水稻殘體組織中的降解動態(tài):(1) Cry蛋白在根茬中的殘留量在不同水稻品系、不同組織類型和不同降解時間之間呈顯著差異。T2A-1根茬中Cr

5、y蛋白的初始含量顯著高于T1C-19的，并且兩種水稻莖稈殘體中的含量通常都高于根殘體中的。在整個采樣監(jiān)測期內(nèi)，T2A-1根茬中的Cry2A殘留量大體上先經(jīng)過短時間的升高，然后進入逐步下降的趨勢，地上莖稈殘體中Cry2A的降解速度明顯快于地下根殘體中的。在11個月后試驗結(jié)束時根茬殘體中的Cry2A蛋白還能檢測到。T1C-19根茬中Cry1C殘留量的降解動態(tài)則呈不同的模式，從收割后到采樣結(jié)束整體呈下降趨勢，中間會出現(xiàn)短暫回升，經(jīng)8個月降解后

6、，莖稈和根殘體中均檢測不到Cry1C的存在。(2) Cry蛋白在葉片中的殘留量也因水稻品系、處理方式或降解時間不同而差異顯著。一般，T2A-1葉殘體中Cry蛋白的含量高于T1C-19的。經(jīng)前期快速大量降解后，7月份后殘留量檢測不到或處于很低水平，在前6次采樣時間段地表覆蓋和埋入土壤兩種處理對Bt蛋白殘留有差異顯著性影響。T2A-1葉中Cry2A在地表覆蓋處理下前3個月就快速降解到初始含量的15.62％，而埋入土壤的處理則是先經(jīng)3個月的升

7、高再下降，結(jié)束時分別約為初始含量的0.03％和009％。相比，T1C-19葉片中的蛋白則無論哪種處理都整體呈逐步下降的趨勢，經(jīng)7個月后就達到幾乎檢測不到的水平。不過，埋入土壤更利于T1C-19葉片中Cry1C的降解。田間兩水稻殘體中Bt蛋白的降解還會受到氣溫和降水量等多種因素的復(fù)合作用而帶有季節(jié)性的特點，經(jīng)春夏快速降解，秋季到來前已至檢測不到或很低水平。而具體結(jié)合不同殘體中Bt蛋白的降解動態(tài)，為減少殘留量，認(rèn)為T1C-19水稻收割后宜進