昼夜变温下高温与干旱胁迫对Bt棉毒蛋白含量的影响及其生理机制

[目的]明确Bt棉叶片Cry1Ac毒蛋白含量对昼夜变温下高温干旱胁迫响应及其生理机制,为生产中Bt棉抗虫性的安全稳定利用提供参考.[方法]2019—2020年在扬州大学农学院,以常规种泗抗1号(SK-1)和杂交种泗抗3号(SK-3)为材料,以温度和土壤水分含量为因子,温度分别设为34℃(白天,7:00—19:00)/28℃(夜间,19:00—7:00)(A1)、38℃/28℃(A2);土壤水分含量分别为田间土壤最大持水量的50％(B1)和60％(B2),并以32℃/28℃、田间土壤最大持水量的75％为对照(CK).各处理分别持续4、7、10 d(DAS).[结果]不同处理导致叶片中Cry1Ac毒蛋白含量降低,且随着胁迫时间的延长,下降幅度增加.处理间相比,A1B2处理下降幅度最少,7 DAS后开始显著低于CK;A1B1处理下降幅度其次,4 DAS后显著低于CK;A2B1、A2B2处理在4 DAS显著下降.可溶性蛋白(SP)含量、硝酸还原酶(NR)、谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)、谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)、谷氨酰胺合成酶(GS)、游离氨基酸(aa)和谷氨酸合成酶(GOGAT)等活性变化趋势与毒蛋白一致,且呈极显著正相关,而Bt基因表达量、单宁含量、蛋白酶、肽酶活性则呈上升趋势.逐步回归和通径分析筛选出NR、GPT、GS等3个关键指标可反映Bt棉Cry1Ac毒蛋白含量高低,且三者对Cry1Ac毒蛋白含量有较大的正效应.[结论]昼夜变温下高温和干旱互作导致Bt棉Cry1Ac毒蛋白含量降低,且随持续期延长下降幅度逐渐增大.其中34℃/28℃和田间土壤最大持水量60％胁迫7—10 d内与对照无显著差异.但与昼夜持续高温相比,昼夜变温的高温胁迫下Cry1Ac毒蛋白含量下降幅度减小和时期明显推迟.NR、GPT、GS是决定Cry1Ac毒蛋白含量高低的关键指标.