朱永紅，潘轉(zhuǎn)霞，夏芷，趙俊俠

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運(yùn)城044000）

NaCl脅迫下轉(zhuǎn)Bt棉花和非轉(zhuǎn)Bt棉花的生理反應(yīng)差異

朱永紅，潘轉(zhuǎn)霞，夏芷，趙俊俠

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運(yùn)城044000）

為研究NaCl脅迫下轉(zhuǎn)Bt基因棉花和非轉(zhuǎn)Bt基因棉花的生理反應(yīng)差異，采用盆栽條件下不同濃度NaCl溶液澆灌處理，測定葉片細(xì)胞含水量（RWC）、丙二醛（MDA）含量、游離脯氨酸（Pro）含量和Bt毒素蛋白含量。結(jié)果表明，NaCl脅迫下轉(zhuǎn)Bt基因棉花和非轉(zhuǎn)Bt基因棉花葉片細(xì)胞含水量比無脅迫明顯降低，丙二醛含量明顯升高，游離脯氨酸含量大幅增加，這些生理變化在轉(zhuǎn)Bt基因棉花和非轉(zhuǎn)Bt基因棉花之間沒有顯著差異，說明轉(zhuǎn)入Bt基因?qū)γ藁ǖ纳L發(fā)育不會造成顯著影響；在0.4%NaCl脅迫下，轉(zhuǎn)Bt基因棉花Bt毒素蛋白含量出現(xiàn)了顯著下降，說明在NaCl脅迫下轉(zhuǎn)Bt基因棉花的抗蟲性下降。

NaCl脅迫；轉(zhuǎn)Bt基因棉花；非轉(zhuǎn)Bt基因棉花；生理反應(yīng)；毒素蛋白

隨著我國耕地面積不斷減少，糧棉爭地矛盾將更加突出，棉花必須給糧食讓地。因此，發(fā)展鹽堿地植棉將是我國棉花生產(chǎn)的發(fā)展趨勢。在鹽脅迫下，植物細(xì)胞含水量會降低，膜結(jié)構(gòu)和膜組分將發(fā)生變化，丙二醛（MDA）含量會增加，游離脯氨酸（Pro）將成倍增加以保持細(xì)胞滲透壓[1-3]。棉花植株體內(nèi)所發(fā)生的一系列生理生化反應(yīng)，常常導(dǎo)致棉花產(chǎn)量和品質(zhì)下降。

本試驗(yàn)研究鹽脅迫下轉(zhuǎn)基因棉花品種與其受體非轉(zhuǎn)基因品種之間生理變化的差異，可為轉(zhuǎn)外源基因給棉花生長發(fā)育帶來的影響和轉(zhuǎn)基因棉花安全風(fēng)險(xiǎn)評估提供技術(shù)依據(jù)，為發(fā)展鹽堿地植棉和轉(zhuǎn)基因抗蟲棉高產(chǎn)栽培技術(shù)提供一定的理論指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試棉花品種為轉(zhuǎn)Bt基因棉花品種晉棉26號及其轉(zhuǎn)Bt基因受體品種晉棉7號。

1.2 方法

采用花盆種植，出苗20 d后開始用NaCl溶液澆灌，2個(gè)品種均設(shè)5個(gè)NaCl處理濃度：0（CK），0.1%，0.2%，0.3%，0.4%。脅迫7 d后，取第2葉，分別測定葉片相對含水量（RWC）及游離Pro、丙二醛（MDA）和Bt毒蛋白含量。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

葉片含水量測定采用恒質(zhì)量法；丙二醛（MDA）測定用硫代巴比妥酸法；脯氨酸（Pro）采用酸性茚三酮法測定[4-5]；Bt毒蛋白含量采用ELISA測定[6]。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaCl脅迫下葉片細(xì)胞含水量變化

由圖1可知，在低濃度NaCl脅迫下，轉(zhuǎn)Bt基因棉花與非轉(zhuǎn)基因棉花葉片含水量沒有顯著差異，當(dāng)脅迫濃度達(dá)到0.3%和0.4%時(shí)，轉(zhuǎn)Bt基因棉花晉棉26號和非轉(zhuǎn)Bt基因棉花晉棉7號的葉片細(xì)胞含水量均比對照顯著下降。其中，晉棉26號分別下降16.9%和24.7%；晉棉7號分別下降19.4%和24.0%。但二者之間并無顯著差異。

2.2 NaCl脅迫下游離脯氨酸含量的變化

從圖2可以看出，在NaCl脅迫下，在轉(zhuǎn)Bt基因棉花晉棉26號和非轉(zhuǎn)Bt基因受體晉棉7號體內(nèi)游離Pro的含量均顯著增加，但2個(gè)品種之間無顯著差異。隨著脅迫鹽濃度的增加，Pro含量不斷增加，各處理間Pro含量均存在顯著差異，說明游離Pro含量對于脅迫程度的變化非常敏感，因此，游離Pro含量可以作為棉花受脅迫程度的一個(gè)指示指標(biāo)。Pro作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)大量積累，對于棉花適應(yīng)由鹽造成的滲透脅迫有重要意義[7-8]。

2.3 NaCl脅迫下丙二醛（MDA）含量的變化

NaCl脅迫會對植物的細(xì)胞膜造成傷害，MDA是膜脂過氧化作用產(chǎn)生的可作植物受害程度強(qiáng)弱的指標(biāo)之一[9-11]。由圖3可知，隨著鹽濃度的增加，MDA含量逐漸升高，但不同處理組增加的幅度不同，在轉(zhuǎn)Bt基因棉花和非轉(zhuǎn)Bt基因棉花之間無顯著差異，0.1%NaCl處理和0.2%NaCl處理的MDA含量與CK差異不大，說明低濃度鹽脅迫對其生長無顯著影響。MDA含量的變化說明棉花對鹽脅迫有一定的耐受性。

2.4 NaCl脅迫下轉(zhuǎn)Bt基因棉花Bt毒蛋白含量的變化

從圖4可以看出，轉(zhuǎn)Bt基因棉花晉棉26號，其毒蛋白含量在鹽脅迫下比對照減少，隨著脅迫濃度的增大，下降幅度增大。在0.4%鹽脅迫下，其毒蛋白含量比對照顯著減少。Bt毒素蛋白是轉(zhuǎn)基因抗蟲棉組織的重要成分，從本試驗(yàn)的結(jié)果分析，在鹽脅迫下，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的抗蟲穩(wěn)定性會受到一定的影響。

3 討論與結(jié)論

棉花是一種耐鹽性相對較強(qiáng)的作物，在低于0.4%的鹽脅迫下，棉花生長雖然受到一定影響，但仍可以結(jié)鈴?fù)滦鮗12-13]。

鹽脅迫導(dǎo)致棉花體內(nèi)發(fā)生一系列的生化反應(yīng)，葉片細(xì)胞含水量降低，MDA和游離Pro含量增加等[14-16]。這些生理變化在轉(zhuǎn)Bt基因棉花和非轉(zhuǎn)Bt基因棉花之間沒有明顯差別。MDA含量代表膜脂過氧化的水平，能反映出植物在脅迫條件下受傷害的程度，耐鹽性較強(qiáng)的植物在鹽脅迫下MDA含量增加幅度較小。在0.1%和0.2%NaCl脅迫下，MDA含量與CK組沒有顯著差異，證實(shí)了棉花確實(shí)具有一定耐鹽性。隨著脅迫濃度的增大，棉花膜脂過氧化程度加深，MDA含量顯著升高。Pro是一種滲透保護(hù)劑，它的增加有助于細(xì)胞保水，也可作為碳水化合物的來源和酶、細(xì)胞結(jié)構(gòu)的保護(hù)劑。在受到NaCl脅迫時(shí)，Pro含量大幅增加是棉花具有一定抗鹽性的表現(xiàn)。

轉(zhuǎn)Bt基因棉花在鹽脅迫下，Bt毒蛋白含量下降，隨著脅迫程度的加深，下降幅度增加。Bt毒素蛋白的減少與逆境脅迫下植物為了生長發(fā)育需消耗更多的總N從而導(dǎo)致體內(nèi)總蛋白減少有關(guān)[17]。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉體內(nèi)的毒素蛋白含量與棉花抗蟲性直接相關(guān)，NaCl脅迫導(dǎo)致毒素蛋白含量顯著減少，會引起抗蟲性的降低，這值得棉花育種和栽培研究者思考。

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Physiological Responses Difference of TransgenicBtCotton and Nontransgenic BtCotton under the Stressing of NaCl

ZHUYong-hong，PANZhuan-xia，XIAZhi，ZHAOJun-xia
（InstituteofCotton，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Yuncheng044000，China）

To seek whether there was any difference on physiological reactions between transgenic Bt cotton and non-transgenic Bt cotton under the stressing ofNaCl,the cell water content,malondialdehyde（MDA）,free proline（Pro）and Bt toxin protein of leaf cells were measured on the condition of potted cotton irrigated with different concentrations of NaCl.The results showed that the cell water content decreased significantly under NaCl stress in cotton leaf cells,malondialdehyde（MDA）content increased significantly,proline（Pro）content increased significantly,and there was no significant difference in transgenic Bt cotton and non transgenic Bt cotton.It indicated that transferred Bt gene on cotton didn't affect the growth and development ofcotton.The Bt toxin protein content of transgenic Bt cotton appeared significantlydecreased.It indicated that the resistance ofcotton bollworm decreased under NaCl stressing.

NaCl stress;transgenic Bt cotton;non-transgenic Bt cotton;physiological reaction;toxin protein

S562

A

1002-2481（2016）03-0297-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.03.06

2015-10-29

棉花生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（CB2015A04）；山西省財(cái)政廳種業(yè)發(fā)展專項(xiàng)（2015ZYZX-06）；山西省科技基礎(chǔ)條件平臺建設(shè)項(xiàng)目（20150910004-0103）

朱永紅（1974-），男，陜西渭南人，助理研究員，碩士，主要從事棉花抗逆育種研究工作。