衡 麗李亞兵胡大鵬王桂霞呂春花張 祥陳 源陳德華，*

1揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院 / 江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江蘇揚(yáng)州225009；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所， 河南安陽(yáng) 455000

高溫脅迫對(duì)Bt棉蕾中殺蟲(chóng)蛋白含量及氮代謝的影響

衡 麗1李亞兵2胡大鵬1王桂霞1呂春花1張 祥1陳 源1陳德華1，*

1揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院 / 江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江蘇揚(yáng)州225009；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所， 河南安陽(yáng) 455000

為明確高溫氣候下Bt棉抗蟲(chóng)性下降的原因， 以2個(gè)不同類(lèi)型Bt棉品種為材料， 2011年于盛蕾期設(shè)計(jì)38℃高溫脅迫3、5和7 d； 2012年設(shè)計(jì)38/25℃℃的晝夜變溫脅迫4、7和10 d， 研究其對(duì)轉(zhuǎn)Bt棉蕾的殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量影響及其生理機(jī)理。結(jié)果表明， 持續(xù)高溫脅迫7 d內(nèi)， 棉蕾中Bt殺蟲(chóng)蛋白含量呈下降趨勢(shì)， 持續(xù)脅迫3 d內(nèi)下降幅度最大，與未脅迫相比， 泗抗3號(hào)和泗抗1號(hào)分別下降18.71%和26.54%； 晝夜變溫下高溫脅迫4 d時(shí)蕾中Bt殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量無(wú)顯著變化， 當(dāng)脅迫7 d以上時(shí)， Bt殺蟲(chóng)蛋白含量顯著下降， 泗抗3號(hào)和泗抗1號(hào)分別比對(duì)照下降11.32%和14.18%。持續(xù)高溫或晝夜變溫高溫持續(xù)脅迫下， 棉蕾中游離氨基酸含量和蛋白酶活性都顯著增加， 可溶性蛋白含量和GPT活性都顯著下降。相關(guān)分析表明， 游離氨基酸含量、蛋白酶活性與Bt殺蟲(chóng)蛋白含量呈極顯著負(fù)相關(guān)； 可溶性蛋白含量和GPT活性與Bt殺蟲(chóng)蛋白含量呈極顯著正相關(guān)。分析表明， 高溫脅迫下蛋白質(zhì)合成功能下降， 分解能力增強(qiáng)導(dǎo)致可溶蛋白含量， 包括Bt殺蟲(chóng)蛋白含量下降。常規(guī)種泗抗1號(hào)的抗蟲(chóng)性和氮代謝受高溫的影響較大。

Bt棉； 蕾； Bt殺蟲(chóng)蛋白； 氮代謝； 高溫脅迫

隨著轉(zhuǎn)Bt基因棉在生產(chǎn)上應(yīng)用， 棉鈴蟲(chóng)等相關(guān)害蟲(chóng)危害和農(nóng)藥的用量得到一定的控制［1-2］。但其抗蟲(chóng)性不穩(wěn)定受到了人們的密切關(guān)注［3-4］。陳松等［5］對(duì)轉(zhuǎn)Bt抗蟲(chóng)棉32B不同生育期抗蟲(chóng)性測(cè)定表明整個(gè)苗期抗蟲(chóng)性均較強(qiáng)， 現(xiàn)蕾期有所下降， 生長(zhǎng)中后期顯著下降至最低。沈平等［6］研究表明， 轉(zhuǎn) Bt基因棉不同品種的抗蟲(chóng)性表現(xiàn)為蕾期＞盛花期＞花鈴期＞鈴期。李汝忠等［7］研究表明， 全展功能葉中的 Bt殺蟲(chóng)蛋白含量最高， 根、莖和葉柄中含量較低。這種時(shí)空差異性影響B(tài)t棉不同生育期不同部位的抗蟲(chóng)性的表達(dá)［8-10］。此外， Bt棉抗蟲(chóng)性的表達(dá)同時(shí)還受環(huán)境的影響， 其中， 溫度是其重要因素之一［11-13］。陳德華等［14］報(bào)道在結(jié)鈴盛期給予37℃的高溫脅迫， 葉片中Bt殺蟲(chóng)蛋白含量和抗蟲(chóng)性明顯下降， 夏蘭芹等［15］研究表明高溫使Bt基因沉默時(shí)間提前， 殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)降低時(shí)間相應(yīng)提前， 導(dǎo)致殺蟲(chóng)蛋白含量急劇降低。其他研究也表明高溫和低溫都會(huì)影響 Bt棉殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量［16-19］，但上述研究主要是以葉片為研究對(duì)象。由于生殖器官是棉鈴蟲(chóng)等相關(guān)害蟲(chóng)首選危害目標(biāo)， 因此研究 Bt棉生殖器官抗蟲(chóng)性受高溫的影響具有重要意義。研究高溫對(duì)蕾抗蟲(chóng)性的影響有利于建立蕾期合理防治棉鈴蟲(chóng)等相關(guān)害蟲(chóng)的策略。因此， 本文以棉蕾為研究對(duì)象， 探索蕾期持續(xù)高溫和晝夜變溫對(duì) Bt棉蕾殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量及其氮代謝特征， 明確高溫條件下棉蕾抗蟲(chóng)性的下降程度及其原因， 為 Bt棉生產(chǎn)中對(duì)高溫逆境下棉鈴蟲(chóng)等相關(guān)害蟲(chóng)的防治提供預(yù)警決策依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)概況

2011—2012年在揚(yáng)州大學(xué)江蘇省遺傳栽培生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行， 以Bt轉(zhuǎn)基因棉常規(guī)品種泗抗1號(hào)、雜交種泗抗3號(hào)為材料（分別以代號(hào)SK-1和SK-3表示）進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。供試土壤為沙壤土含有機(jī)質(zhì)1.88%、水解氮134.7 mg kg-1、速效磷22.5 mg kg-1、速效鉀81.3 mg kg-1。試驗(yàn)所用盆缽直徑30 cm， 高27 cm， 每盆裝土 11 kg， 將取自大田的土壤自然風(fēng)干、過(guò)篩去雜后裝盆， 用水沉實(shí)。4月7日營(yíng)養(yǎng)缽育苗， 5月20日移栽盆中， 定期澆水， 保持每天盆中土壤含水量接近田間持水量。肥料與其他管理措施同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培要求一致。

1.2處理設(shè)計(jì)

2011年于盛蕾期以38℃臨界高溫分別脅迫3、5和7 d， 以溫度32℃作為對(duì)照。脅迫過(guò)程中保持空氣濕度70%。在人工氣候箱達(dá)到預(yù)定溫濕度后， 移入盆栽棉花樣本15盆， 其棉株上已標(biāo)記每個(gè)蕾的現(xiàn)蕾日期。樣本移入后開(kāi)始計(jì)時(shí)， 在到達(dá)設(shè)計(jì)的脅迫時(shí)間后及時(shí)取現(xiàn)蕾后15 d棉蕾。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。取樣后即以液氮冷凍樣品， 并存放在-20℃冰箱用于Bt殺蟲(chóng)蛋白含量及氮代謝相關(guān)物質(zhì)和酶的分析。

2012年在盛蕾期設(shè)計(jì)晝夜溫度 38/25℃℃的白天臨界高溫， 夜晚適宜溫度的晝夜變溫脅迫， 分別持續(xù)4、7和10 d。設(shè)置濕度為70%。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)， 樣本量及現(xiàn)蕾標(biāo)記與2011年相同。在人工氣候室達(dá)到預(yù)期溫濕度后移入棉花樣本。同時(shí)設(shè)對(duì)照，溫度為 32/25℃℃。脅迫至預(yù)定時(shí)間后， 取 15日齡棉蕾， 液氮速凍， 同樣存放在-20℃冰箱用于 Bt殺蟲(chóng)蛋白含量及氮代謝相關(guān)物質(zhì)和酶的分析。

1.3主要測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1Bt蛋白含量 參見(jiàn)何忠佩所編《農(nóng)作物化學(xué)控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》［20］， 應(yīng)用酶聯(lián)免疫法（ELISA）測(cè)定，藥盒由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)提供。

1.3.2可溶性蛋白含量 應(yīng)用G-250考馬斯亮藍(lán)比色法測(cè)定［21］。

1.3.3游離氨基酸含量 應(yīng)用抗壞血酸茚三酮染色法測(cè)定［21］。

1.3.4谷氨酸丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶（GPT）活性 經(jīng)Tris-HCl緩沖液研磨離心后得到提取液， 用賴(lài)氏比色法測(cè)定［22］。

1.3.5蛋白酶活性 應(yīng)用考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定， 進(jìn)而計(jì)算蛋白酶活性。

1.3.6數(shù)據(jù)處理 運(yùn)用Microsoft Excel 2003等軟件統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)， 用SigmaPlot 10.0繪制圖表。

2　結(jié)果與分析

2.1持續(xù)高溫脅迫對(duì)棉蕾 Bt殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量及氮代謝特征的影響

2.1.1對(duì)Bt殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量影響 圖1表明， 盛蕾期持續(xù)高溫脅迫處理下， 2個(gè)類(lèi)型品種棉蕾Bt蛋白含量變化動(dòng)態(tài)一致， 在脅迫3 d內(nèi)， 棉蕾Bt蛋白含量大幅下降， 脅迫3～7 d下降速度趨于平緩。以未脅迫時(shí)Bt蛋白含量為對(duì)照， SK-3在38℃高溫脅迫3、5和 7 d后， 蕾中 Bt蛋白含量分別下降 18.71%、25.36%和32.67%； SK-1分別下降26.54%、33.20% 和 42.15%。品種間相比， 常規(guī)種 SK-1下降幅度較大?？梢?jiàn)， 38℃高溫持續(xù)脅迫引起棉蕾中Bt殺蟲(chóng)蛋白濃度下降， 且隨脅迫期延長(zhǎng)， 下降幅度加大， 但以脅迫3 d內(nèi)抗蟲(chóng)性下降幅度最大。

2.1.2對(duì)氮代謝特征的影響 表 1表明， 盛蕾期持續(xù)高溫脅迫7 d內(nèi)， 2個(gè)類(lèi)型品種棉蕾游離氨基酸含量都隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。38℃高溫脅迫3 d內(nèi)， 棉蕾游離氨基酸含量大幅上升， 3～7 d增加速度趨于平緩。與各自對(duì)照相比， SK-3在高溫下脅迫3、5和7 d后， 蕾中Bt殺蟲(chóng)蛋白含量分別增加73.50%、96.39%和111.47%， SK-1分別增加74.67%、97.13%和116.89%。常規(guī)種SK-1棉蕾游離氨基酸上升幅度更大。說(shuō)明持續(xù)高溫脅迫 7 d引起棉蕾游離氨基酸含量大幅增加， 這顯然與蛋白質(zhì)分解有關(guān)。

圖1　持續(xù)高溫脅迫下棉蕾的Bt殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量的變化Fig. 1 Effect of the duration of high temperature on square Bt protein contents in Bt cotton

盛蕾期持續(xù)高溫脅迫7 d內(nèi)， 2個(gè)類(lèi)型品種棉蕾可溶性蛋白含量都隨著脅迫期延長(zhǎng)而下降（表1）。脅迫3 d內(nèi)， 棉蕾可溶性蛋白含量下降幅度最大， 3～7 d下降速度趨于平緩。與各自對(duì)照相比， SK-3在38℃高溫水平脅迫3、5和7 d， 蕾中可溶蛋白含量分別下降 21.00%、28.43%和 42.41%， SK-1分別下降31.35%、36.03%和45.91%， 常規(guī)種SK-1下降幅度更大?？梢?jiàn)， 高溫脅迫引起棉蕾可溶性蛋白含量下降。

表1還表明， 盛蕾期持續(xù)高溫脅迫7 d內(nèi)， 2個(gè)類(lèi)型品種棉蕾GPT活性都隨著高溫脅迫期延長(zhǎng)而下降， 尤其以高溫脅迫3 d內(nèi)下降幅度大。與各自對(duì)照相比， SK-3在38℃高溫水平脅迫3、5和7 d， 蕾中GPT活性分別下降11.93%、15.42%和17.87%， SK-1分別下降15.80%、18.87%和20.80%。常規(guī)種SK-1 中GPT活性受影響更大。說(shuō)明高溫脅迫影響棉蕾的氨基酸和蛋白質(zhì)合成。

隨著高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)， 2個(gè)類(lèi)型品種棉蕾蛋白酶活性增加（表1）。脅迫3 d內(nèi)， 棉蕾蛋白酶活性增加幅度最大。與各自對(duì)照相比， SK-3在38℃高溫水平脅迫 3、5和 7 d， 蕾中蛋白酶活性分別增加41.60%、59.29%和73.37%， SK-1分別增加50.18%、69.35%和90.17%。常規(guī)種SK-1棉蕾蛋白酶活性上升幅度更大?？梢?jiàn)， 持續(xù)高溫脅迫引起棉蕾中蛋白質(zhì)分解能力加強(qiáng)， 且持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)， 分解能力也越強(qiáng)。

2.2晝夜變溫下高溫脅迫對(duì) Bt殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量及氮代謝的影響

2.2.1對(duì) Bt殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量的影響 圖 2表明，與對(duì)照相比， 2個(gè)品種在晝夜變溫條件下持續(xù)高溫脅迫4 d時(shí)， 蕾的Bt殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量變化較小， 但脅迫至7 d時(shí)， Bt殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量均明顯下降。其中，常規(guī)種SK-1脅迫至4、7和10 d時(shí)， Bt殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量比對(duì)照分別下降0.72%、14.18%和31.50%； 雜交種SK-3分別下降0.61%、11.32%和25.21%。說(shuō)明， 無(wú)論是常規(guī)種還是雜交種， 變溫條件下4 d的高溫脅迫， Bt殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量基本不受影響， 但持續(xù)至7 d以上時(shí)， Bt殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量顯著下降， 且隨著脅迫持續(xù)時(shí)間的延長(zhǎng)， 下降的速率加快， 幅度也越大。品種間則表現(xiàn)為常規(guī)種的下降速度和下降幅度稍高于雜交種， 說(shuō)明雜交種在晝夜變溫條件下高溫脅迫使蕾的抗蟲(chóng)性下降幅度小。

圖2　晝夜變溫下高溫對(duì)棉蕾中Bt殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量的影響Fig. 2 Effect of the high temperature under variable temperature at day/night on square Bt protein content in Bt cotton

2.2.2對(duì)氮代謝特征的影響 由表 2可知， 與對(duì)照相比， 2個(gè)不同類(lèi)型品種在晝夜變溫下高溫脅迫4d時(shí)， 棉蕾中 GPT活性下降較小， 脅迫至 7 d時(shí)，GPT活性均明顯下降， 且隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)， 下降速率和幅度均增加。其中， SK-1脅迫至4、7和10 d時(shí)， GPT活性比對(duì)照分別下降 3.16%、13.76%和29.90%； SK-3分別下降2.01%、10.72%和22.94%。說(shuō)明， 無(wú)論是常規(guī)種還是雜交種， 晝夜變溫條件下高溫脅迫7 d以上時(shí)引起棉蕾GPT活性的快速下降。常規(guī)種的下降速度和下降幅度稍高于雜交種。

隨晝夜變溫條件下高溫脅迫時(shí)間延長(zhǎng)， 棉蕾中的游離氨基酸含量增加， SK-1在脅迫4、7和10 d時(shí)， 比對(duì)照分別增加0.79%、23.60%和49.55%； SK-3比對(duì)照分別增加0.89%、15.58%和39.54%?？梢?jiàn)， 無(wú)論是常規(guī)種還是雜交種， 7 d以上的晝夜變溫條件下高溫脅迫會(huì)造成棉蕾中游離氨基酸含量快速增加，且常規(guī)種上升幅度較大。

表2還表明， 與對(duì)照相比， 2個(gè)不同類(lèi)型品種在晝夜變溫條件下高溫脅迫 4 d時(shí)， 蕾中可溶性蛋白含量無(wú)顯著變化， 但脅迫至7 d時(shí)， 可溶性蛋白含量均顯著下降， 且隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)， 下降幅度増大。常規(guī)種SK-1在脅迫4、7和10 d條件下， 可溶性蛋白含量分別下降0.65%、14.19%和31.64%； 雜交種SK-3分別下降0.33%、11.91%和28.85%。說(shuō)明無(wú)論是常規(guī)種還是雜交種， 棉蕾中可溶性蛋白含量出現(xiàn)明顯下降是在變溫脅迫 7 d以上， 且常規(guī)種的下降幅度高于雜交種。

與對(duì)照相比， 2個(gè)不同類(lèi)型品種在晝夜變溫條件下高溫脅迫至 4 d時(shí)， 棉蕾中蛋白酶活性變化較小，脅迫至7 d時(shí)， 蛋白酶活性均明顯增加， 隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)， 增長(zhǎng)幅度變大（表2）。SK-1在脅迫至4、7和10 d時(shí)， 蕾蛋白酶活性分別增加1.81%、57.12% 和 111.11%； SK-3分別增加 1.29%、30.79%和83.86%。說(shuō)明晝高夜低變溫脅迫至7 d及以上， 導(dǎo)致棉蕾中的蛋白酶活性快速上升， 且隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)， 上升幅度和速率加大。常規(guī)種的上升速率和幅度強(qiáng)于雜交種。

2.3Bt殺蟲(chóng)蛋白含量與氮代謝的關(guān)系

表 3表明， 無(wú)論是持續(xù)高溫脅迫還是晝高夜低變溫脅迫， 2個(gè)品種棉蕾中游離氨基酸含量、蛋白酶活性與Bt殺蟲(chóng)蛋白含量都存在極顯著的負(fù)相關(guān)； 可溶性蛋白含量、GPT活性都與Bt殺蟲(chóng)蛋白含量呈極顯著正相關(guān)， 進(jìn)一步說(shuō)明在高溫脅迫下， 棉蕾 GPT活性的下降， 蛋白酶活性的增加導(dǎo)致游離氨基酸含量增加， 可溶性蛋白含量下降， 進(jìn)而引起B(yǎng)t殺蟲(chóng)蛋白濃度下降。

3　討論

3.1持續(xù)高溫脅迫和晝夜變溫下高溫脅迫時(shí)棉蕾Bt蛋白表達(dá)量

溫度是引起B(yǎng)t棉殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量變化的重要環(huán)境因素， 尤其在棉花生長(zhǎng)季節(jié)內(nèi)的極端高溫［23，16］。夏蘭芹等［15］、張祥等［24］和周桂生等［25］研究均表明高溫會(huì)引起棉花Bt殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量的下降， 張坤等［26］對(duì)轉(zhuǎn) Bt基因棉花種子高溫處理（55～130℃）， 并用雙抗夾心酶免疫檢測(cè)方法（ELISA）研究其中的外源 Bt蛋白的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。結(jié)果表明棉花種子中Bt蛋白耐高溫能力較強(qiáng)， 種子中的Bt蛋白在10 min內(nèi)含量顯著下降， 其后降解緩慢； 130℃以上的高溫處理?xiàng)l件下， 種子中的外源Bt蛋白能顯著降解。陳德華等［14，27］研究認(rèn)為， 37℃高溫已引起B(yǎng)t棉葉片殺蟲(chóng)蛋白的降解。本研究表明， 持續(xù)高溫脅迫7 d內(nèi)顯著影響蕾的殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量。2個(gè)不同類(lèi)型的Bt棉品種在盛蕾期38℃下持續(xù)脅迫7 d內(nèi)棉蕾的殺蟲(chóng)蛋白濃度一直呈下降趨勢(shì)， 尤其在 3日內(nèi)下降幅度更大。晝夜變溫下高溫脅迫則表明， 脅迫7 d以上時(shí)棉蕾Bt殺蟲(chóng)蛋白含量顯著下降。2個(gè)品種間以品種常規(guī)種的下降幅度較大。以上結(jié)果表明， 持續(xù)高溫和晝夜變溫下高溫引起棉蕾Bt殺蟲(chóng)蛋白含量下降的時(shí)間不同。在變溫條件下， 需要更長(zhǎng)的時(shí)間才會(huì)引起棉蕾Bt殺蟲(chóng)蛋白含量的下降， 這可能與其在夜間解除高溫脅迫，棉蕾恢復(fù)蛋白合成包括Bt殺蟲(chóng)蛋白合成有關(guān)［28］。由于棉花的生長(zhǎng)常常遭受晝夜變溫條件下高溫氣候影響［29］， 因此需密切注意連續(xù) 7 d以上高溫氣候情況下 Bt棉抗蟲(chóng)性變化和棉鈴蟲(chóng)等相關(guān)害蟲(chóng)的發(fā)生情況， 制定更有效的防控措施， 減輕蟲(chóng)害損失。此外，常規(guī)種棉蕾的 Bt殺蟲(chóng)蛋白含量受高溫影響比雜交種大， 可能與雜交種對(duì)高溫逆境具有更強(qiáng)的抵抗能力有關(guān)。

表2　晝夜變溫下高溫對(duì)棉蕾氮代謝主要物質(zhì)含量及關(guān)鍵酶活性的影響Table 2 Main compound contents and key enzyme activities in nitrogen metabolism of cotton square under the variable high temperature at day/night

表3　高溫脅迫下蕾中Bt殺蟲(chóng)蛋白含量與氮代謝主要物質(zhì)含量及關(guān)鍵酶活性的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficients between square Bt protein content and main compound contents and key enzyme activities under high temperature stresses

3.2高溫持續(xù)脅迫和晝夜變溫下高溫對(duì)棉蕾 Bt殺蟲(chóng)蛋白含量與氮代謝的關(guān)系

張桂玲等［30］實(shí)驗(yàn)表明短期鹽脅迫的 Bt殺蟲(chóng)蛋白含量與游離氨基酸含量呈極顯著負(fù)相關(guān)， 與可溶性蛋白含量呈極顯著正相關(guān)。王永慧等［31］得出盛鈴期濕度脅迫葉片Bt殺蟲(chóng)蛋白含量的下降與Bt殺蟲(chóng)蛋白合成能力下降、分解能力增強(qiáng)相關(guān)。陳德華等［32-33］通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型Bt棉品種生育過(guò)程中毒蛋白含量變化的研究表明GPT活性、可溶性蛋白含量與Bt殺蟲(chóng)蛋白含量密切正相關(guān)， 認(rèn)為氮代謝活性影響B(tài)t殺蟲(chóng)蛋白的表達(dá)。我們的研究同樣表明， 持續(xù)高溫脅迫和晝夜變溫下高溫引起可溶性蛋白含量、GPT活性顯著下降， 游離氨基酸含量、蛋白酶活性明顯增加。且兩種脅迫條件下， 棉蕾中可溶性蛋白含量、GPT活性與Bt殺蟲(chóng)蛋白含量均呈極顯著正相關(guān)。游離氨基酸含量、蛋白酶活性與Bt殺蟲(chóng)蛋白含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。說(shuō)明高溫脅迫下Bt棉蕾中蛋白質(zhì)的分解能力增強(qiáng)， 合成能力減弱， 引起可溶性蛋白下降，從而導(dǎo)致殺蟲(chóng)蛋白含量下降。因此， 高溫逆境下調(diào)節(jié)Bt棉氮代謝強(qiáng)度， 特別是促進(jìn)生殖器官中與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的酶活性的增強(qiáng)對(duì)于穩(wěn)定和提高Bt棉抗蟲(chóng)性具有重要意義。

4　結(jié)論

持續(xù)高溫和晝夜變溫下高溫脅迫引起B(yǎng)t棉蕾中殺蟲(chóng)蛋白表達(dá)量下降， 38℃高溫持續(xù)脅迫3日內(nèi)下降幅度最大； 38℃/25℃晝夜變溫下高溫脅迫持續(xù) 7 d以上時(shí)， 棉蕾Bt殺蟲(chóng)蛋白含量顯著下降； 高溫脅迫下棉蕾Bt殺蟲(chóng)蛋白含量的變化與氮代謝密切相關(guān)。高溫脅迫下引起游離氨基酸含量和蛋白酶活性升高，可溶性蛋白含量和GPT活性下降。因此在棉花生長(zhǎng)季節(jié)需及時(shí)注意高溫氣候?qū)t棉蕾抗蟲(chóng)性的影響及程度， 防止棉鈴蟲(chóng)等相關(guān)害蟲(chóng)對(duì)棉花的危害。

References

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Effect of High Temperature Stress on Bt Insecticidal Protein Content and Nitrogen Metabolism of Square in Bt Cotton

HENG Li1， LI Ya-Bing2， HU Da-Peng1， WANG Gui-Xia1， LYU Chun-Hua1， ZHANG Xiang1， CHEN Yuan1，and CHEN De-Hua1，*

1Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province / College of Agriculture， Yangzhou University， Yangzhou 225009， China；
2Institute of Cotton Research， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Anyang 455000， Henan

To explore the reason for low insect resistance under high temperature climate in Bt cotton production， we selected two Bt cotton cultivars as experimental material with treatments of 38℃ for three， five and seven days in 2011， and 38℃/25℃ at day /night for four， seven and ten days， respectively at the artificial climate chamber in 2012. The results showed that the Bt insecticidal protein contents declined within seven days under 38℃， with the largest reduction occurred within three days. Compared with control， the square Bt insecticidal protein contents decreased by 18.71% and 26.54% for cultivar Sikang 3 （SK-3） and Sikang 1 （SK-1）， respectively. Under 38℃/25℃ at day/night， the square Bt insecticidal protein contents had no obvious reduction within four days， and significant reduced after seven days with the reduction of 11.32% for SK-3 and 14.18% for SK-1. Under the treatment conditions the soluble protein contents， glutamate pyruvate transaminase （GPT） activities reduced， but the free amino acid contents， protease activities increased. There existed significant negative correlation of insecticidal protein content with free amino acid contents， and protease activities； and significantly positive correlation of insecticidal protein content with soluble protein contents， and GPT activities under high temperature stresses. Therefore， the reduced synthesis and the enhanced degradation for protein in the square under the high temperature condition resulted in the decrease of soluble protein content， including Btinsecticidal protein content. The larger reductions of the square Bt insecticidal protein content and nitrogen metabolic strength were detected in cultivar SK-1 as confound with cultivar SK-3 under the high temperature treatments.

Bt cotton； Square； Bt insecticidal protein； Nitrogen metabolism； High temperature stress

10.3724/SP.J.1006.2016.01374

本研究由國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31171479， 31301263， 31471435）， 教育部博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)基金（博導(dǎo)類(lèi)）項(xiàng)目（20113250110001）， 江蘇省三新工程項(xiàng)目（SXGC（2014）317）和江蘇省高等教育優(yōu)勢(shì)學(xué)科發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目資助。

The study was supported by the National Natural Science Foundation of China （31171479， 31301263， 31471435）， the Ministry of Education Research Fund for the Doctoral Program （20113250110001）， Jiangsu “Three-innovation” Agricultural Project ［SXGC（2014）317］， and the Development Plan of Higher Education Advantaged Discipline in Jiangsu Province.

（Corresponding author）： 陳德華， E-mail： cdh@yzu.edu.cn， Tel： 18051058960

聯(lián)系方式： E-mail： 917103441@qq.com

Received（）： 2016-03-14； Accepted（接受日期）： 2016-06-20； Published online（網(wǎng)絡(luò)出版日期）： 2016-06-27.

URL： http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160627.0836.004.html