转基因小麦的EBF表达谱及其对蚜虫与捕食性天敌行为调控作用

摘要

麦长管蚜(Sitobion avenae Fabricius)是我国多数麦区麦蚜的优势种。目前我国生产上对蚜虫的防治以化学防治为主。随着生物技术的发展，转基因抗虫作物的成功开发对减少农药使用量、降低环境污染程度具有重要经济与生态意义。反-β-法尼烯(E-β-famesene，简称EBF)是蚜虫报警信息素的主要成分，属萜烯类信息化合物，具有驱避蚜虫和吸引天敌的作用。同时，一些植物也可释放。利用转基因技术向小麦中转入EBF合成酶基因，令植株可以表达并释放EBF，可以警戒、驱避蚜虫及吸引天敌，达到控制麦蚜发生目的。该文以转EBF合成酶基因小麦为材料，从目的基因转录水平、表达水平、驱蚜嗅觉行为及捕食性天敌行为等方面进行综合研究，旨在为转基因小麦抗虫效果评价提供技术规范。取得主要研究结果如下:
　　目的基因（EBF合成酶）表达谱检测:对12个转EBF合成酶基因小麦株系（实验中编号依次为1-12）进行了PCR检测。首先鉴定出10个转基因阳性小麦株系即1-7、10-12＃;进一步，阳性株系不同生育期——三叶期、分蘖期、起身期、拔节期、灌浆期叶片和抽穗期、扬花期、灌浆期、乳熟期穗部EBF合成酶基因的表达量检测结果显示，EBF合成酶基因在所有阳性株系的叶片和穗部均有表达;在不同的生育期均有表达，但是每个株系在不同的生育期表达量不一致。叶片上，多数株系在拔节期表达量相对较高;穗部，多数株系在抽穗期表达量相对较高;同一生育期灌浆期，多数株系在叶片和穗部的表达量差异不显著。
　　目的产物(EBF)的释放谱检测:各株系小麦挥发物的全二维气相色谱-飞行质谱(GC×GC-TOFMS)分析结果显示:1＃、4＃、5＃、6＃等4个株系在拔节期检测到EBF释放，释放量依次约为4ng·d-1·g-1、80ng·d-1·g-1、20ng·d-1·g-1、10ng·d-1·g-1，其中4＃株系的EBF释放量相对较高，其它株系未检出。
　　对蚜虫及捕食性天敌嗅觉行为影响:选择EBF释放阳性的4个转基因小麦株系作为气味源，分别用Y型嗅觉仪检测蚜虫和用四臂嗅觉仪检测异色瓢虫的嗅觉行为反应。Y型嗅觉仪检测结果显示，4＃、5＃株系对麦长管蚜有翅成蚜具有显著的驱避作用（N=86，P=0.0059; N=81，P=0.0413）;四臂嗅觉仪检测结果显示，4＃株系对异色瓢虫有显著的吸引作用，瓢虫在处理臂停留时间显著长于对照臂(N=60，P＜0.0001),进入处理臂的次数显著多于对照臂(N=60，P=0.0132)。
　　本研究初步建立转EBF合成酶基因小麦的抗蚜评价技术规范如下:1、PCR法快速鉴定转基因小麦阳性株系;2、PCR法检测转基因小麦EBF合成酶基因表达谱;3、GC×GC-TOFMS检测转基因小麦EBF释放谱;4、蚜虫与天敌的嗅觉行为反应实验综合评价转基因小麦抗蚜效果。经过以上4步检测，确定4＃转基因小麦株系拔节期时释放的EBF量相对最高，且可以驱避麦长管蚜并吸引异色瓢虫，该结果为筛选适于田间防治麦蚜的转EBF合成酶基因小麦株系及上游转基因株系的选育等提供实验依据。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 植物挥发物对昆虫行为的影响

1．1．1 植物挥发物种类

1．1．2 自然释放的挥发物对昆虫行为的影响

1．1．3 虫害诱导的挥发物对昆虫行为的影响

1．2 EBF的功能与应用

1．2．1 EBF的功能

1．2．2 EBF的应用

1．3 本研究的目的和意义

第二章 转EBF合成酶基因小麦目的基因表达谱检测

2．1 材料

2．1．1 供试小麦品种

2．1．2 主要试剂

2．1．3 仪器设备

2．2 方法

2．2．1 转EBF合成酶基因小麦目的基因的PCR检测

2．3 结果与分析

2．3．1 转EBF合成酶基因小麦目的基因的PCR检测

2．4 结论与讨论

第三章 转EBF合成酶基因小麦目的产物释放谱检测

3．1 材料

3．1．1 供试小麦品种

3．1．2 主要试剂

3．1．3 仪器设备

3．2 方法

3．2．1 挥发物收集

3．2．2 挥发物洗脱

3．2．3 挥发物检测

3．3 结果与分析

3．3．1 收集装置检测下线检测

3．3．2 转基因小麦挥发物收集

3．4 结论与讨论

第四章 转EBF合成酶基因小麦对蚜虫及捕食性天敌行为调控

4．1 材料

4．1．1 供试小麦品种

4．1．2 供试昆虫

4．1．3 主要试剂

4．1．4 仪器设备

4．2 方法

4．2．1 麦长管蚜有翅蚜对不同株系转基因小麦的嗅觉行为反应

4．2．2 异色瓢虫雌虫对不同株系转基因小麦的嗅觉行为反应

4．2．3 数据处理与分析

4．3 结果与分析

4．3．1 麦长管蚜有翅蚜对不同株系转基因小麦的嗅觉行为反应

4．3．2 异色瓢虫雌虫对不同株系转基因小麦的嗅觉行为反应

4．4 结论与讨论

第五章 结论

5．1 转EBF合成酶基因小麦目的基因表达谱检测

5．2 转EBF合成酶基因小麦目的产物释放谱检测

5．3 转EBF合成酶基因小麦对蚜虫及捕食性天敌行为调控

5．4 建立转EBF合成酶基因小麦抗蚜评价技术规范

参考文献

致谢

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