机械损伤对Bt玉米化学防御的系统诱导效应

【摘要】：植物在生长过程中形成了抵御机械损伤等外界胁迫的直接和间接防御体系,并具有明显的系统性特征。Bt(Bacillus thuringiensis)玉米(Zea mays)是全球商品化最快的抗虫转基因作物之一。机械损伤等外界胁迫对Bt玉米和常规玉米化学防御的系统诱导效应是否存在差异是值得探讨的问题。该文以两个不同转化事件的Bt玉米'5422Bt1'(Bt11)和'5422CBCL'(Mon810)以及它们共同的同源常规玉米'5422'幼苗为材料,对玉米第一叶进行机械损伤处理6h后,检测非损伤部位(第二叶和根系)中Bt蛋白含量、直接防御物质丁布(DIMBDA)含量及其调控基因(Bx1、Bx6和Bx9)表达、直接防御物质总酚含量及其调控基因(PAL)表达、直接防御蛋白调控基因(MPI和PR-2a)表达以及间接防御物质挥发物调控基因(FPS和TPS)表达的变化。结果表明,与健康植株相比,机械损伤对两个Bt玉米第二叶和根系的Bt蛋白含量均没有显著影响;机械损伤第一叶只能系统诱导常规玉米'5422'第二叶中PAL、TPS和根系中PAL、FPS基因的表达,使得第二叶丁布含量显著增加,但根中丁布含量及其调控基因Bx6和Bx9基因的表达量明显下降;而机械损伤能系统诱导Bt玉米'5422Bt1'第二叶中Bx6、PAL、PR-2a、TPS和根系中Bx6、Bx9、PAL、MPI、PR-2a、TPS基因的表达,使得第二叶丁布含量明显增加;对于另一Bt玉米'5422CBCL'而言,机械损伤能系统诱导第二叶中Bx9、PAL、PR-2a、TPS和根系中Bx6、PAL、MPI、TPS基因的表达,使得根系的总酚含量显著增加。由此可见,机械损伤对两个Bt玉米化学防御反应的系统诱导作用均强于常规玉米'5422',说明在机械损伤的系统诱导防御过程中,人工导入抗性(Bt基因)与自身化学防御过程之间的互作关系是协同的。 【作者单位】： 华南农业大学热带亚热带生态研究所;华南农业大学农业部生态农业重点开放实验室;华南农业大学广东省高等学校农业生态与农村环境重点实验室;
【关键词】： Bt玉米 防御物质 防御相关基因 机械损伤 系统诱导
【基金】：国家自然科学基金项目(30470335和30770-402) 广东省自然科学基金项目(E039254和06025813) 广东省科技计划项目(2006B50104002和2007A020300009-1)共同资助
【分类号】：S513
【正文快照】： 植物在长期协同进化过程中形成了抵御机械损伤等外界胁迫的防御体系(KarbanBaldwin,1997;Agrawal et al.,1999),从而保护植物免遭或减轻危害。植物防御反应的诱导具有系统性(TurlingsTumlinson,1992;KarbanBaldwin,1997;ParéTumlinson,1997;娄永根和程家安,2000;Ryan,200

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