RNAi沉默CHS1基因协同转Bt基因植物的抗虫效应研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:s362613932
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因来源于苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)的Bt毒素蛋白对靶标昆虫有高效的毒性效应,使得转Bt基因抗虫作物在全球内得以推广种植。然而,随着转Bt基因作物在农田的大面积连续种植,靶标昆虫容易对转Bt基因作物产生抗性进化。这大大降低了转Bt基因作物的抗虫能力和经济价值,影响了转Bt基因作物的可持续种植。因此,本研究将RNAi抗虫技术应用到转Bt基因作物,以期延缓田间昆虫对转Bt基因作物的抗性进化。在本研究中,我们构建了抗虫转Bt(Cry1Ac)基因油菜、转dsRNA(hp RNA-CHS1)基因油菜和转Bt+dsRNA(hp RNACHS1)基因的双价转基因油菜,分别测定了靶标昆虫小菜蛾在喂食转基因大肠杆菌和转基因油菜后的虫长、体重、死亡率和基因沉默效率差异,RNAi技术提高了转Bt基因油菜对小菜蛾的抗虫效应。主要研究结果如下:(1)构建转基因大肠杆菌(E.coli HT115)和转基因油菜。设计靶向小菜蛾几丁质合成酶基因(CHS1)的dsRNA,并获得发夹结构(hairpin RNA,hp RNA)的hp RNA-CHS1;构建L4440-hp RNA-CHS1重组表达载体,将其成功转入大肠杆菌HT115菌株中表达。构建p BWA(V)HS-hp RNA-CHS1重组表达载体,获得转hp RNA-CHS1基因油菜、转hp RNA-GFP基因油菜和转Bt+hp RNA-CHS1油菜株系,然后使用PCR、q RT-PCR、dd PCR和ELISA检测筛选成功株系。(2)转基因大肠杆菌饲喂实验。使用转hp RNA-CHS1基因大肠杆菌饲喂小菜蛾幼虫,显著降低了小菜蛾幼虫的虫长和虫重,增加了其幼虫的死亡率。与饲料、HT115、HT115-hp RNA-GFP对照组相比,饲喂hp RNA-CHS1的小菜蛾幼虫在饲喂12 h后表现出明显的生长抑制。(3)转基因油菜饲喂实验。与对照相比,转hp RNA-CHS1基因油菜显著降低了小菜蛾幼虫的CHS1基因表达量;小菜蛾CHS1基因的相对表达量减少在0.18-0.87之间。取食hp RNA-CHS1油菜的小菜蛾幼虫的虫长和虫重在发育的各个时期显著低于对照组,死亡率最高为54.17%;这些结果表明hp RNA-CHS1沉默了小菜蛾的CHS1基因。分别取食转Bt基因油菜和转Bt-Cry1Ac+hp RNA-CHS1油菜的小菜蛾死亡率均达100%;与转Bt基因油菜相比,转Bt-Cry1Ac+hp RNACHS1油菜缩短了幼虫的死亡时间,说明hp RNA-CHS1提高了转Bt-Cry1Ac基因油菜的抗虫效果。因此,我们的研究结果表明RNAi技术能协同提高转Bt基因植物的抗虫效果,RNAi能有效延缓靶标昆虫对转Bt基因植物的抗性进化。
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