Bt棉生殖器官蛋白质周转调节对其Bt蛋白表达量影响及相关生理机制

The reproductive organs are first targets when the boll worm harm cotton, studying the effect and mechanism by external regulation of protein synthesis and degradation on the insecticidal protein expression of the reproductive organs is important to solve the low insect resistant expression at flowering and boll setting periods and at reproductive organs in Bt cotton. The enhanced protein synthesis treatments by nitrogen application, urea and amino acid composition spraying, the reduced protein synthesis treatments by nitrogen dificiciency, AOA and MSO application, reduced protein degradation treatment by EDTA and RMSF, increaded protein degradation treatment by Mg2+、Ca2+ application on the reproductive organs will be conducted to investigate their effects on the Bt protein expression and physiological reason. The affected extent of insect resistance of the reproductive organs and related physiological mechanism will be probed under the different treatments above respectively, the effect of insect resistant expression will be ascertained by external redulation of the protein cycle .These investigation will provide cultural physiological basis for the approach of enhancing insect resistance of the yield organs.

棉花的生殖器官蕾花铃作为棉铃虫危害的首选目标，研究蛋白质合成及分解的外源调节对Bt转基因棉生殖器官Bt杀虫蛋白表达量影响程度及原因对于解决Bt棉存在的花铃期及生殖器官抗虫性低等问题具有重要意义。本项目拟通过增加土壤氮素用量、生殖器官应用尿素、氨酸酸组分及联合应用等促进蛋白质合成；土壤氮素亏缺、生殖器官应用氨氧乙基甘氨酸(AOA)、蛋氨酸亚砜亚胺（MSO） 等降低蛋白质合成；生殖器官应用EDTA、丝氨酸蛋白酶抑制剂（PMSF）等抑制蛋白质分解、应用Mg2+、Ca2+等促进蛋白质分解等处理探讨对Bt杀虫蛋白表达量影响及其蛋白质周转生理机制，明确生殖器官蕾花铃Bt杀虫蛋白表达量的可调程度及原因，为寻求实现Bt棉产量器官抗虫性提高的途径提供相关的栽培生理基础。

为明确提高Bt棉生殖器官抗虫性的调节途径及原因，以2个类型Bt棉品种为材料，设计蛋白质合成增强/减弱、蛋白质分解增强/减弱的调节试验，探讨蕾花铃Bt杀虫蛋白表达量所受影响程度及相关生理机制。结果如下：.1 生殖器官Bt蛋白含量随土壤增施氮量而提高，施氮量增至常规氮量1.75倍时，生殖器官Bt蛋白含量最高，比对照增加了19.1%以上；尿素喷施提高了蕾花铃的Bt蛋白浓度。浓度在6%-8%时Bt蛋白含量最高，比对照增加了10.5%以上。氨基酸外用（20 mg·kg− 1），生殖器官Bt蛋白含量比对照增加了8.1%以上。生理机制表现为生殖器官GS、GOGAT、GPT和GOT活性提高，氨基酸和可溶蛋白含量增加，蛋白酶和肽酶活性下降。即蛋白质合成增强，分解减弱导致生殖器官Bt蛋白含量提高。.2 土壤减氮至常规施氮25%以上时，生殖器官Bt蛋白含量显著下降。生理机制表现为GPT和GOT活性、氨基酸和可溶蛋白含量降低，蛋白酶和肽酶活性增加。即蛋白质合成减弱，分解增强导致Bt蛋白含量减少（铃壳相反）；生殖器官喷施蛋白质合成抑制剂降低了Bt蛋白浓度，下降程度达25%以上。生理机制表现为GS与GOGAT、GPT与GOT活性、蛋白酶与肽酶活性、可溶性蛋白含量都下降，即蛋白质合成下降导致生殖器官Bt蛋白浓度下降。.3 生殖器官喷施蛋白质分解抑制剂提高了蕾花铃中Bt蛋白含量，以2种抑制剂联合应用效果更为显著，提高程度在20%左右。生理机制表现为GS与GOGAT、GPT与GOT活性、蛋白酶与肽酶活性下降，氨基酸含量下降，可溶性蛋白含量提高，即蛋白质分解下降导致生殖器官Bt蛋白浓度增高。.4 生殖器官喷施蛋白质分解促进剂降低了蕾花铃中Bt蛋白含量，下降程度达15-25%。生理机制表现为GS与GOGAT、GPT与GOT活性、蛋白酶与肽酶活性增加，氨基酸含量增加，可溶性蛋白含量下降，即蛋白质分解增强导致生殖器官Bt蛋白浓度下降。.因此，喷施尿素、氨基酸等简便高效的蛋白质合成促进剂及蛋白质分解抑制剂MSO等有利于提高生殖器官Bt蛋白浓度，增强抗虫性。