异砧嫁接转基因杨树中外源Bt-Cry1Ac蛋白的运输及抗虫性检测

摘要

随着我国杨树(Populus spp.)的广泛种植,杨树的虫害问题也随之而来.如今,化学杀虫剂的应用不但不能有效地降低害虫对杨树的危害,同时还严重地破坏了生态环境.因此,通过转基因杨树与非转基因杨树嫁接繁殖的方式来提高杨树自身抗虫能力具有现实可行性.为了解嫁接转基因杨树生态安全性,本研究以杂种毛白杨和转Bt-Cry1Ac基因欧美杨107杨(Populus×euramericana cv.‘Neva’)抗虫株系Hb1互为接穗和砧木进行嫁接,对Cry1Ac基因的mRNA和蛋白是否在接穗和砧木之间运输以及嫁接苗叶片对美国白蛾(Hyphantria cunea)的抗虫性进行了探究.逆转录PCR (reverse transcription-PCR,RT-PCR)检测和第3代数字PCR结果表明:以杂种毛白杨为接穗或砧木的嫩枝和嫩叶中均没有检测到Cry1Ac基因的mRNA,且Cry1Ac基因的拷贝数远远低于阳性对照,表明外源Cry Ac基因的mRNA不能在砧木与接穗间进行运输.通过酶联免疫吸附测定(enzyme-linked immuno sorbent assay,ELISA),在两个嫁接组合接穗和砧木的叶片、韧皮部以及木质部中均检测到了Cry1Ac蛋白的存在,证明Cry1Ac蛋白可以通过嫁接的方式在砧木和接穗间进行运输.用各嫁接处理的接穗叶片饲养美国白蛾幼虫,发现嫁接在转基因杨树上的非转基因杨树可以抑制美国白蛾幼虫的生长发育,使其发育进度明显减慢,表现出一定程度的抗虫性.本研究明确了Cry1Ac基因表达产物在转基因和非转基因组织之间的表达情况、传递规律以及抗虫性,为嫁接转基因杨树在抗虫实践中的合理利用提供理论依据和科学指导.