【摘要】：水稻稻飛虱嚴重危害水稻生產(chǎn)危及糧食安全,生產(chǎn)防治過程中嚴重依賴化學防治,造成環(huán)境污染,稻飛虱抗藥性的增強。稻飛虱作為刺吸式口器的農(nóng)業(yè)害蟲,取食部位是水稻的篩管,無法取食水稻葉表的Bt,通常認為Bt的殺蟲特異性是昆蟲和Bt在自然界中長期共進化產(chǎn)生的。實驗室前期,發(fā)現(xiàn)了一株對稻飛虱有高效殺蟲活性的菌株(IPPBIOTSUC1012,Bt1012),那么稻飛虱無法直接取食Bt,那么Bt1012的具體殺蟲機制是怎么的?于是本研究針對Bt1012與稻飛虱之間的作用方式進行了探究。(1)首先,本研究針對共進化過程中的第一個關(guān)鍵問題進行了研究。既然稻飛虱無法取食Bt,兩者存在共進化的唯一來源就是Bt1012菌株內(nèi)生進入水稻,從而增加二者的接觸性。本研究分析了Bt1012菌株在灰飛虱寄主(水稻)中內(nèi)生的情況。激光共聚焦檢測結(jié)果顯示,綠色熒光蛋白標記的菌株Bt1012可以內(nèi)生到水稻中。(2)既然Bt1012可以內(nèi)生進入水稻那么.稻飛虱能否取食到Bt1012的芽胞和晶體。首先我們測試了Bt1012菌株的芽胞寬度和晶體直徑(分別為~740 nm、~810 nm),結(jié)果發(fā)現(xiàn)Bt1012菌株的芽胞和晶體與稻飛虱的口針直徑大小(≤1μm)相近。為了進一步確定稻飛虱的取食范圍,通過飼喂灰飛虱不同直徑大小(100 nm、625 nm、1350 nm)的熒光納米微球,檢測灰飛虱中腸熒光信號,結(jié)果發(fā)現(xiàn)灰飛虱可以取食100nm的微球顆粒,只有少量個體可以攝入625 nm微球顆粒,說明灰飛虱口器可取食的顆粒大小約625 nm。飼喂Bt菌株(HD73-)芽胞水懸液后發(fā)現(xiàn)灰飛虱死亡率超過了90%,陰性對照有10%左右的致死率,上述結(jié)果說明芽胞和晶體可以導致灰飛虱死亡,致死原因是芽胞和晶體堵塞了灰飛虱口器。(3)灰飛虱無法取食Bt的芽胞的晶體,那么Bt1012菌株發(fā)揮作用的方式只有在體外條件下降晶體溶解,從而被灰飛虱取食。Bt1012晶體溶解性分析結(jié)果顯示Cry64BaCry64Ca殺蟲蛋白可以在中性(PH=7)條件下溶解,并且蔗糖對其溶解有促進作用,這與其他殺蟲蛋白需要堿性條件溶解不同。同時Cry64Ba和Cry64Ca只有在共表達的情況下對稻飛虱有很強的殺蟲活性,單獨表達的Cry64Ba和Cry64Ca均對稻飛虱失去殺蟲活性。(4)Cry64Ba-Cry64Ca蛋白、Cry78Aa蛋白與灰飛虱BBMV的結(jié)合實驗表明,灰飛虱中腸BBMV上有Cry78Aa1蛋白的特異結(jié)合位點,且Cry64Ba-Cry64Ca蛋白的特異性結(jié)合位點多于Cry78Aa1蛋白。上述研究數(shù)據(jù)顯示,自然界中,菌株Bt1012可能通過內(nèi)生到水稻中,表達并溶解釋放Cry64Ba和Cry64Ca殺蟲蛋白,進而對稻飛虱產(chǎn)生作用。在此過程中水稻是Bt菌株與昆蟲相互作用的重要媒介。然而該菌株與水稻及稻飛虱三者間的相互作用以及水稻能否表達Cry64蛋白并被灰飛虱取食等問題有待進一步研究。
【學位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S435.112.3;S476
【圖文】：

圖 1-1 水稻生產(chǎn)統(tǒng)計圖（2004-2014）A：主要農(nóng)作物全球平均年產(chǎn)量； B：水稻產(chǎn)量區(qū)域分布； C：亞洲國家水稻年產(chǎn)量排行； D：我國農(nóng)作物排行。Fig. 1-1 Rice production statistics (2004-2014)A: Average annual production of major crops worldwide; B: Regional distribution of rice yield; C: Annu0China India Indonesia Bangladesh0Rice,paddyMaize Vegetables,fresh nesWheat Sugar cane

Cry2Aa蛋白三維結(jié)構(gòu)圖Palma，2014[28]

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本文編號：2718763