双价基因抗虫棉生理生化特征研究

增长较快。CAT 和 POD 在 活性氧的清除中发挥作用的时期不同 , 棉花生长 前期、 中期 CAT 活性高, 发挥主 要作用, 而 POD 活性后期迅速增高 , 是植物自身衰老过程中产生 的自由基、 超氧基的主要清除酶类。
Fig . 7
图 7 2001 年各 品种不同时期 POD 活性比较 Comparison of POD activity in different periods in 2001
2001 年 CAT 活性测定结果表明 ( 图 5) , 品种 间变化趋势有差异。中棉所 41 和石远 321 两个 品种表现一致; sGK321 CAT 活性虽有波动, 但和 中棉所 41、 石远 321 两个品种一样, 均在 7 月 10 日出现峰值而后下降 ; 中棉所 23 峰值出现较其它
三个品种晚 15d, 且整个生育期内活性均较低 , 不 利于活性氧、 自由基的清除 ; 中棉所 41 整个生育 期 CAT 活性均高于中棉所 23 和 sGK321, 利于棉 株内活性氧、 自由基的清除。
[ 7]
。丙 酮 乙 醇 混合 法 , OD663 、
OD645 两 种波长 下测定 吸光值 , 计 算叶 绿素 a 、 b
2
2. 1
结果与分析
不 同品 种叶 片 M DA 含 量和 SOD、 POD、
CAT 酶活性比较 2. 1. 1 MDA 含量。在低温、 干旱等不良环境胁迫 及植物衰老时, 植物体内常发生膜脂过氧化作用,
棉花学报
Cotton Science
2003, 15( 3) : 131~ 137
研究与进展
双价基因抗虫棉生理生化特征研究
李付广 ( 中国农业科学院棉花研究所, 农业部棉花遗传改良重点开放实验室, 河南安阳 455112) 摘要 : 研究表明 , 转基因抗虫棉及其受体整个生 育期内功能叶片 M DA、 脯氨酸 、 叶绿素和内源激 素 ABA 含量变化趋势较一致, 因年际间气候环境 的影响 而有所波动 。 双价基因抗虫 棉内源激素 IAA 含量苗期低 , 中后期功能叶含量增高 。 SOD 酶活性表现为苗期较低, 而随生育进程均在 8 月 8~ 9 日出现峰值而后下降。 关键词: 双价基因; 抗虫棉 ; 生理特征 中图分类号: S562. 01 文献标识码: A 文章编号 : 1002 7807( 2003) 03 0131 07 随着抗虫棉品种种植面积的不断扩大, 棉铃 虫对单基因 Bt 抗虫棉可能会产生抗性。而双价 基因抗虫棉从理论上 可以延缓棉铃 虫抗性的产 生, 从而延长转基因抗虫棉的使用年限 , 而且还可 以提高抗虫棉的抗虫性。我国已经培育出转双价 (Bt + CpT I ) 抗 虫 基 因 棉 新 品 种 中 棉 所 41 和 sGK321。本试验着重研究了双价抗虫棉品种中 棉所 41、 sGK321 及 其受体品 种中棉所 23、 石远 321 功能叶多项生理生化指标 , 为转基因棉花育 种提供生理生化理论依据 , 并为抗虫棉的推广应 用服务。 Key words: double gene ( Bt + CpT I ) ; transgenic cott on; physiological characters
图 5 2001 年各品种不同时期 CAT 活性比较 Fig. 5 Comparison of CAT activity in different periods in 2001
图 6 2002 年各品种不同时期 CAT 活性比较 Fig. 6 Comparison of CAT activity in diff erent periods in 2002
Fig. 8
图 8 2002 年各 品种不同时期 POD 活性比较 Comparison of POD activity in different periods in 2002
2. 2
不同时期脯氨酸含量变化
2001 年表现为苗期脯氨酸含量较高外, 整个生育 期变化平缓 , 变幅较小 ; 2002 年棉花迟发晚熟 , 6 月 13 日第一次取样测定时 , 棉苗转入正常生长, 处于较适宜的生长环境, 因此棉叶内 pro 含量较 低; 整个 生 育 期 各 品 种 pro 含 量 有 波 动, 后 期 上升。
[ 16] [ 4]
破坏膜系统, 导致植物伤害 。 MDA 是膜脂过氧 化的产物 , 其含量的高低可作为膜脂过氧化的指 标 。图 1 表明, 2001 年整个生育期内, 4 个品种 MDA 含量变化趋势较一致, 均表现为苗期较高, 而 后下降, 随生育进程各品种功能叶 MDA 含量出现 相同趋势的波动。表明棉花苗期棉叶 MDA 含量 大, 膜脂过氧化程度高, 应加强苗期管理。 正常年份 6 月中旬棉花进入蕾期, 而 2002 年 棉花生长前期遇低温、 阴雨、 寡照的不良气候环境, 严重迟发晚熟。 6 月 13 日取样测定时, 棉苗转入 正常生长 , 处 于较适宜的 生长环境, 因 此棉叶 内 MDA 含量较低, 这和 2001 年 6 月 11 日的测定结 果一致; 随生育进程各品种 MDA 含量波动较大; 棉花生长后期自然衰老 , MDA 含量均增高。
3期
李付广 : 双价基因抗虫棉生理生化特征研究
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图 3 2001 年各品种不同时期 SOD 活性比较 Fig . 3 Comparison of SOD activity in dif ferent periods in 2001
图 4 2002 年各品种不同时期 SOD 活性比较 Fig. 4 Comparison of SOD activity in dif ferent periods in 2002
性氧、 自由基的酶 类较多, SOD 、 CAT 、 POD 是活 性氧和自由基的主要清除酶类, 其活性的高低是 植物抗逆性强弱的重要标志, 直接影响植物的生 长发育和最终的生产水平。 由图 3~ 4 可见 , 两年不同品种 SOD 活性表 现较一致, 苗期较低 , 随生育进程均在 8 月 8~ 9
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2002 年 CAT 活性变化较一致, 前期较低 , 在 9 月 2 日达到峰值而后 下降。这和 2002 年棉花 迟发晚熟 , 后期生长旺盛有关。 由图 7 、 8 可知, 2001 ~ 2002 年各品 种 POD 活性变化趋势较一致 , 棉花生长前、 中期 POD 活 性均较低 , 后期迅速升高 , 其中双价基因抗虫棉中
1
1. 1
材料和方法
供试材料 中棉所 41、 中棉所 23、 sGK321、 石远 321( 中
棉所 41 、 中棉所 23 由中国农业科学院棉花研究 所提供 , sGK321、 石远 321 由石家庄市农科院提 供) 。 1. 2 测定内容及方法 试验于 河南 安阳 中国 农 科院 棉花 所进 行。 2001 年 5 月 23 日、 6 月 11 日、 7 月 10 日、 7 月 25 日、 8 月 8 日、 8 月 21 日、 9 月 5 日 7 次取样; 2002 年 6 月 13 日、 7 月 2 日、 7 月 18 日、 8 月 9 日、 9月 2 日、 9 月 27 日 6 次取样。取棉株功能叶( 主茎倒 4 叶 ) 测定 SOD( 超氧化物歧化酶 ) 、 CAT ( 过氧化 氢酶) 、 POD( 过氧化物酶) 活性和 M DA( 丙二醛) 、 pro( 脯氨酸) 、 内源激素 IAA( 吲哚乙酸 ) 、 ABA( 脱 落酸 ) 和叶绿素含量。 SOD 酶活性 。 SOD 酶活性测 定是以其抑 制氮蓝四唑( NBT ) 光反应 50% 为一个单位酶活。 CAT 酶活性
图1
2001 年各品种不同时期 M DA 含量比较
Fig. 1 Comparison of MDA content in different periods in 2001
图2
2002 年各品种不同时期 M DA 含量比较
Fig. 2 Comparison of MDA content in different periods in 2002
分钟减少 0. 01 为一个酶活单位。 POD 酶活性 M DA 含量
[ 3] [ 2]
钟增加 0. 1 为一个酶活单位。 。硫代巴比妥酸法 , 以 0. 5% 硫
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代巴比妥酸溶液为空白测 532nm 和 600nm 处的 吸光值, 计算含量。 脯氨酸含量 。磺基水杨酸法。 [ 5] 内源激素 。酶联免疫吸附法( EL ISA) 测定 IAA、 ABA 含量。 叶绿 素 含量 含量。
[ 17] [ 1]
。紫外光比色法, 以 OD240 每 。愈疮木酚法, 以 OD470 每分
收稿日期 : 2003- 03- 02 基金项目 : 863 计划和国家转基因植物专项资助 作者简介 : 李付广 ( 1966 ) , 男 , 研究员 . Email: aylifug @ public. ayptt. ha. cn
2. 1. 2
SOD、 CAT 、 POD 活性。植物体内清除活
日前后出现峰值而后迅速下降。表明棉花苗期受 外界环境影响大, 功能叶片 SOD 活性较低, 抗逆 性较差 , 同期 MDA 含量较高与此有较大的关系; SOD 活性在 8 月上旬出现峰值 , 此时正是棉花结 铃盛期, 利于棉株体内活性氧和自由基的清除, 有 助于增结优质早秋桃。
The Study on Physiological and Bio chemical Characters of Insect resis tant Transgenic Cotton Harbouring Double gene
LI Fu guang ( Cott on Research I nsti tute , Chinese A cademy of A gr icult ur al Sciences , K ey L aboratory of Cott on Genet ic I mp rovement , M inistry of A gr icul ture , A nyang H enan 455112, China ) Abstact: In insect resistant transgenic cot ton v ari eties ( G . hirsutum L . ) harbouring double gene ( Bt + CpT I ) and t heir receptor variet ies, t he trends M DA, proline, chlorophy ll and endogenous ABA cont ents in the m ain f unctional leaves in t he w hole growt h period are similar, and t here is st ill fluct uations among years because of the climate condit ions. T he cont ent of endogenous IAA is low in seedling period and increases in lat ter periods. T he act ivit y of SOD is consist ent among years, low er in seedling period, up to t he hig h peak on 8th and 9t h August, and descending aft erw ards.