论文部分内容阅读
Bt(Bacillus thuringiensis)玉米(Zea mays L.)是全球商品化程度最快的抗虫转基因作物之一。植物挥发物在协调植物—害虫—天敌三重营养关系中发挥重要的作用。Bt基因导入是否影响植物挥发物的释放,从而影响三重营养关系是转基因作物生态风险评价的一个重要内容。本研究利用化学分析与基因表达分析的方法,研究了机械损伤、斜纹夜蛾唾液处理、斜纹夜蛾取食与外源茉莉酸诱导四种处理后,Bt玉米5422Bt1、5422CBCL、常规育种方法改良的5422WX及同源常规品种5422响应的差异,研究不同Bt事件导入对玉米挥发物的影响,主要研究结果如下:
萜烯类挥发物是5422品系玉米挥发物的主要成分,在检测的12种挥发物种,有8种属萜烯类,包括(E)-β—罗勒烯、芳樟醇、DMNT、乙烯香叶酯、(E)-β—石竹烯、(E)-α—香甘油烯、(E)-β—法尼烯与橙花叔醇等。吲哚也是一种常见的能大量释放的物质,与乙酸苯乙酯、邻氨基苯甲酸甲酯等属芳香性挥发物,本研究只痕量地检测绿叶性挥发物(Z)—3—hexen—1—yl acetate的释放。这些挥发物中,芳樟醇、DMNT、吲哚与(E)-β—法尼烯是释放量最大的四种挥发物。
在健康状态下,四品种玉米挥发物总量无显著差异,挥发物总类简单,以萜烯类为主,挥发物基因没有表达。
Bt11事件基因导入使玉米容易受诱导产生挥发物。机械损伤后,5422Bt1表现出诱导性,挥发物总量显著高于5422Bt1与5422WX,但与5422无显著差异;5422、5422CBCL、5422WX三个品种的挥发物总量无显著差异。5422Bt1挥发物构成复杂,能检测11种挥发物的释放。其中(Z)—3—hexen—1—yl acetate、乙酸苯乙酯、乙酸香叶酯只能在5422Bt1中检测,其他品种只能检测5—7种物质。5422与5422Bt1吲哚合成基因IGL有微量表达。
斜纹夜蛾唾液处理后,5422Bt1挥发物总量显著高于其他品种,其他品种挥发物总量无显著差异。5422Bt1挥发物构成复杂,挥发物种类多样其他品种。斜纹夜蛾唾液处理对5422WX挥发物基因表达有较强的的诱导效果。总体而言,四品种斜纹夜蛾唾液处理与机械损伤处理对玉米挥发物的诱导效果相似,斜纹夜蛾唾液对玉米挥发物的释放有一定得加强作用。
虫害处理后,四品种挥发物总量无显著差异,但是挥发物构成有差异。总体而言,两种常规玉米挥发物构成无差异,两种Bt玉米构成有较大的差异。5422Bt1的TPS23与IGL以及5422WX的IGL基因得到微量表达。
外源JA处理能有效诱导玉米挥发物的释放,四品种均能检测12种挥发物的释放。5422CBCL释放的挥发物总量最低,显著低于5422Bt1与5422WX,但与5422无显著差异。5422Bt1与5422WX挥发物构成相似;5422CBCL释放的吲哚含量比例显著低于其他品种,分配较多的资源用于萜烯类挥发物的合成。外源JA对5422与5422Bt1挥发物基因的诱导表达效果显著,对另外两品种的挥发物基因表达诱导效果较低。
相同处理下,四品种的挥发物从挥发物总量或挥发物构成呈现差异性,这些差异性随处理方式而异。其中,以吲哚为主的芳香性挥发物的差异性最大。机械损伤与斜纹夜蛾唾液处理后,5422Bt1释放大量的吲哚。而虫害与外源JA处理后,5422CBCL释放的吲哚绝对含量与含量比例均呈现低于其他品种的趋势,芳香性挥发物总量比例也低于其他品种。可见,Bt基因导入对挥发物合成的莽草酸途径影响较大。不论何种处理,5422CBCL释放的挥发物总量均有低于其他品种的趋势,而且在虫害与外源JA处理后,5422CBCL分配较多的资源用于萜烯类挥发物的合成。
不同处理对玉米挥发物的诱导效果不同。虫害与外源JA处理能大量诱导挥发物的释放。但其诱导效果的差异不仅表现与挥发物总量的差异,也可能表现于挥发物构成的差异。5422虫害诱导释放的挥发物总量极显著低于外源JA处理,但是两种挥发物构成相似,而外源JA对挥发物合成基因的诱导效果显著;机械损伤、斜纹夜蛾唾液处理、虫害与外源JA均对5422Bt1产生较强的诱导效应,外源JA诱导释放的挥发物总量显著高于其他处理,机械损伤与斜纹夜蛾唾液处理的挥发物机构相似,虫害与外源JA处理释放的挥发物构成相似,外源JA能有效诱导挥发物合成基因的表达;虫害处理与外源JA处理对5422CBCL挥发物总量的影响无显著差,但挥发物构成差异很大,四种处理对5422CBCL挥发物合成基因诱导效果不明显。虫害诱导后,5422WX释放的挥发物总量显著低于外源JA处理,但挥发物构成物差异,斜纹夜蛾唾液处理能有效诱导挥发物调控基因的表达。