转双Bt基因欧美杨107杨基因表达及抗虫性解析

获得转双Bt基因欧美杨 107 杨高抗株系,明确T-DNA整合对基因表达的影响以及Bt毒素对光肩星天牛幼虫生长发育的调控机制。以欧美杨 107 杨组培苗为受体材料,通过农杆菌介导法将构建在同一植物表达载体上的Cry1Ac和Cry3A基因同时转化107杨,并对转基因株系进行分子检测及抗虫性检测,以鉴定外源基因的整合、表达情况及抗虫效果;对 6 个转基因株系及非转基因对照(CK)饲喂的光肩星天牛幼虫进行转录组测序,鉴定天牛幼虫参与响应 Bt 毒素作用的候选基因及相关途径;以处于中间试验阶段的 6 个转双Bt基因 107 株系为材料,进行生长及生理指标测定,利用NGS测序技术研究T-DNA的整合特征,基于RNA-seq 及WGCNA分析探究T-DNA插入对 107 杨基因表达的影响。经卡那霉素筛选及PCR检测获得 16 个转双Bt基因 107 杨株系;双Bt基因在转录和翻译水平均得到表达,且Cry3A毒蛋白含量远高于 Cry1Ac 毒蛋白,不同株系间存在一定差异;转基因株系对测试昆虫的抗虫性存在一定差异,部分株系对美国白蛾和杨小舟蛾 1 龄幼虫、柳蓝叶甲 1 龄、2 龄幼虫及成虫均具有高抗虫性(校正死亡率达 100%);6 个转基因株系对光肩星天牛幼虫的生长发育具有一定的抑制作用,取食转基因株系的幼虫的平均重量及中肠纤维素酶活性均低于对照,不同处理间存在一定差异;光肩星天牛幼虫取食Bt毒素后,体内与 Bt 原毒素激活、消化酶、结合受体、解毒酶系及保护酶等相关的基因表达发生显著变化;与对照相比,6 个转基因株系生长未表现出显著差异;但是在抗虫性增强的同时,产生了与Bt基因整合位点有关的影响;6 个转基因株系共检测到 15 个插入位点,T-DNA优先插入到杨树基因组富含AT碱基区;受Bt基因影响最大的代谢途径是淀粉和蔗糖代谢、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化;相较于插入位置和拷贝数,外源Bt基因的表达对 107 杨基因表达影响较大,其中Cry1Ac毒蛋白起主要作用。本研究获得了对靶标昆虫具有高抗虫性的转双 Bt 基因 107 杨,确定了光肩星天牛幼虫响应毒素处理的候选基因及潜在途径,明确了外源Bt基因的表达对 107 杨基因表达影响较大。