JIA | 扬州大学陈德华教授课题组外源氨基酸应用促进了盛花期棉铃蛋白质合成和碳水化合物转化从而提高了棉铃Bt蛋白浓度和皮棉产量

以下文章来源于农业科学微平台 ，作者刘震宇 等

Bt棉的应用减少了化学药品的使用，从而减轻了环境污染，提高了安全性。然而，在世界各地的棉花产区，Bt棉杀虫性会表现出失败或不稳定情况。针对转Cry1Ac基因棉花结铃期以及棉铃抗虫性表达最低仍会造成棉铃虫危害从而影响产量的现状，课题组在以前研究明确Bt杀虫蛋白浓度与蛋白质代谢密切相关的基础上，通过盛花期喷施氨基酸可提高Bt蛋白浓度增强抗虫性和产量的方法，并在调节机理上发现与碳水化合物转化有关。

近期，扬州大学棉花生理与栽培技术研究陈德华教授课题组完成的题为“Enhancing boll protein synthesis and carbohydrate conversion by the application of exogenous amino acids at the peak flowering stage increased the boll Bt toxin concentration and lint yield in cotton”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2023年第6期正式发表。

与其他器官相比，Bt转基因棉棉铃中杀虫蛋白含量最低。该文研究了盛花期喷施氨基酸对棉铃Bt蛋白浓度和产量的影响、相关的蛋白质合成和碳水化合物转化机制。2017-2018年棉花生长季节，以2个陆地棉品种（杂交种泗抗3号和常规种泗抗1号）为试验材料，设置三个处理（即CK，对照；LA1，组成Bt蛋白的5种主要氨基酸；LA2，21种氨基酸）于盛花期喷施棉铃。结果表明，棉铃Bt蛋白浓度提高5.2%-16.4%，籽棉产量提高5.5%-11.3%，2个氨基酸处理间没有差异。此外，由于氨基酸的应用，棉铃游离氨基酸和可溶性蛋白含量、谷氨酸丙酮酸转氨酶（GPT）和谷氨酸草酰乙酸转氨酶（GOT）活性、葡萄糖和果糖含量、可溶性酸性转化酶（SAI）活性均有所增加。同时发现，棉铃Bt蛋白含量、铃数增长量和铃重与碳氮代谢密切相关，Bt蛋白含量与游离氨基酸含量、可溶性蛋白含量呈显著以上水平线性正相关。花后15-25天，铃数增长量与GPT活性、GOT活性呈显著以上水平线性正相关。花后55-65天铃重与SAI活性呈显著以上水平线性正相关。这些结果表明，氨基酸的应用促进了棉铃蛋白质合成和碳水化合物转化，从而提高了棉铃Bt蛋白浓度和皮棉产量。

扬州大学棉花生理与栽培技术研究团队陈德华教授和陈源教授为该文章的通讯作者，刘震宇博士为该文章第一作者。该研究得到了国家自然科学基金（31901462，31671613）、江苏省自然科学基金（BK20191439）、江苏省研究生科研与实践创新计划（KYCX22_3508）和江苏省优势学科建设工程（PAPD）的资助。

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https://doi.org/10.101‍6/j.ji‍‍a.2022.10.003

Cite the article:

LIU Zhen-yu, LI Yi-yang, Leila. I. M. TAMBEL, LIU Yu-ting, DAI Yu-yang, XU Ze, LENG Xin-hua, ZHANG Xiang, CHEN De-hua, CHEN Yuan. 2023. Enhancing boll protein synthesis and carbohydrate conversion by the application of exogenous amino acids at the peak flowering stage increased the boll Bt toxin concentration and lint yield in cotton. Journal of Integrative Agriculture, 22(6): 1684-1694.

首席科学家/课题组长简介

陈德华教授（第二排左二）

棉花生理与栽培技术研究团队

扬州大学棉花生理与栽培技术研究团队由陈德华教授领衔，主要从事棉花栽培及生理的研究，重点在转Bt基因抗虫棉Bt杀虫蛋白表达量调节及环境影响、Bt棉高产优质的群体质量及其关键栽培技术、高品质棉高产和品质保优技术及其生理基础等方面开展了较为系统的研究工作。陈德华教授先后先后主持（或参加）国家自然科学基金、国家重大转基因专项等国家和部省级项目30余项；发表学术论文200余篇；获国家发明专利4项、实用新型专利2项；参编《中国棉花栽培学》，主编《棉花化学控制新技术》、《移栽地膜棉栽培技术》、《棉花综合诊断与技术》等著作10多部。研究成果曾获国家科技进步二等奖，教育部高校科技进步一等奖，江苏省农业技术推广特等奖、农业部中华农业科技奖二等奖、江苏省科技进步二等奖等10多项。

本文转载自农业科学微平台

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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