中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (12): 2291-2302.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.12.002
文晋1(), 宁艳芳1,2, 秦欣1, 刘圆1, 张晓玲1, 朱永红1, 田时敏1, 马燕斌1(
)
收稿日期:
2024-12-21
接受日期:
2025-03-19
出版日期:
2025-06-19
发布日期:
2025-06-19
通信作者:
联系方式:
文晋,E-mail:13032329491@163.com
基金资助:
WEN Jin1(), NING YanFang1,2, QIN Xin1, LIU Yuan1, ZHANG XiaoLing1, ZHU YongHong1, TIAN ShiMin1, MA YanBin1(
)
Received:
2024-12-21
Accepted:
2025-03-19
Published:
2025-06-19
Online:
2025-06-19
摘要:
【目的】棉铃虫和田间杂草是制约大田棉花高产的重要因素,现有单一抗虫或耐除草剂品种难以满足高效生产需求,培育兼具抗虫与耐除草剂复合性状的转基因棉花品种,为棉花抗逆育种提供高效种质资源。【方法】通过农杆菌介导法将抗虫融合基因cry1Ac-vip3Da与耐草甘膦基因g10-epsps导入棉花品种R15中,利用PCR鉴定再生株系,对阳性株系持续多代自交纯合,筛选抗性优良的稳定株系;利用qRT-PCR、ELISA分析转基因株系不同组织中目标基因的表达情况;并通过生物活性测定和草甘膦耐受试验分别鉴定不同转基因株系T4—T6代际间抗虫与耐草甘膦抗性的遗传稳定性;同时,综合分析不同转基因株系的农艺性状。【结果】PCR鉴定获得8个抗虫耐草甘膦转基因株系,其中,3个转基因株系CA-6、CA-7、CA-17的抗性表现较优;qRT-PCR分析发现cry1Ac-vip3Da和g10-epsps在3个转基因株系各组织中均高表达,且在同株系不同组织中的表达量有所差异;经ELISA检测,在3个转基因株系各组织之间,Cry1Ac-Vip3Da和G10-EPSPS蛋白的含量差异显著,其中,叶片中的蛋白含量最高,且随生育期(四叶期至吐絮期)逐渐下降,但T4—T6代际间蛋白表达稳定;生物活性测定和草甘膦耐受试验表明,3个转基因棉花株系T4—T6代的校正死亡率为65.12%—82.75%,可耐受4倍以上推荐剂量的草甘膦,且抗性在世代间无衰减;农艺性状分析表明,与对照相比,转基因株系在株高、果枝数、单株铃数、铃重、衣分和籽棉、皮棉产量等农艺性状方面无显著差异。【结论】外源基因cry1Ac-vip3Da和g10-epsps在转基因株系CA-6、CA-7和CA-17中稳定遗传,协同赋予抗虫性与草甘膦耐受性,且农艺性状未受外源基因影响。
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表1
本研究引物序列"
引物名称 Primer name | 引物序列 Primer sequence (5′-3′) | 用途 Usage |
---|---|---|
g10-epsps-F | CTCTTCTTCCTGACGGACTC | PCR |
g10-epsps-R | GACTTTCTGATGATGTGGTGTGC | |
cry1Ac-vip3Da-F | CCATCTCACGCCATACTTCC | |
cry1Ac-vip3Da-R | CACCTTGATTGTCCCTGGTC | |
Histone3-QF | GGTGGTGTGAAGAAGCCTCAT | qRT-PCR |
Histone3-QR | AATTTCACGAACAAGCCTCTGGAA | |
cry1Ac-vip3Da-QF | GAGGTACGAGGTGACTGCCAA | |
cry1Ac-vip3Da-QR | TCCTGTACTCAGCCTCACTGCT | |
g10-epsps-QF | CTCCCTTATCGGTTTCTCTGAAG | |
g10-epsps-QR | TGTAGTTCTTGGATGGCTGTGC |
表2
草甘膦处理后T4—T6代转基因株系的叶片受害率与植株成活率"
表型参数 Phenotypic parameters | R15 | CA-6 | CA-7 | CA-17 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
T4 | T5 | T6 | T4 | T5 | T6 | T4 | T5 | T6 | ||
叶片受害率 Leaf damage rate (%) | 100.00 | 10.14±0.35b | 11.68±0.85a | 10.93±0.84ab | 3.76±0.28e | 3.97±0.33e | 3.56±0.56e | 5.38±0.55d | 6.54±0.63c | 6.38±0.35cd |
成活率 Survival rate (%) | 0.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 100.00 |
表3
转基因棉花株系CA-6、CA-7、CA-17和R15农艺性状比较"
材料 Material | 株高 Plant height (cm) | 果枝数 Fruit branches | 单株铃数 Bolls number | 铃重 Boll weight (g) | 籽棉产量 Seed cotton yield (kg·hm-2) | 皮棉产量 Lint yield (kg·hm-2) | 衣分 Lint percentage (%) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
R15 | 98.33±9.01 | 13.56±2.13 | 25.8±1.8 | 5.60±0.34 | 4231.56 | 1760.33 | 41.60±2.12 |
CA-6 | 100.43±4.51 | 14.10±1.93 | 25.6±3.2 | 5.90±0.65 | 4236.26 | 1745.34 | 41.20±2.06 |
CA-7 | 99.27±4.95 | 14.00±2.21 | 28.4±2.1* | 5.40±1.01 | 4396.89 | 1798.33 | 40.90±2.25 |
CA-17 | 96.17±5.92 | 13.30±1.49 | 24.1±1.9 | 5.70±0.74 | 4191.50 | 1680.79 | 40.10±2.40 |
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