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1、第42卷第3期土壤学报Vol42,No32005年5月ACTAPEDOLOGICASINICAMay,2005++盐胁迫下转Bt基因棉的K、Na转运*及SOD活性的变化1,22212张敏王校常严蔚东梁永超施卫明(1南京农业大学资源与环境科学学院,南京210095)(2土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所),南京210008)摘要通过对转Bt基因棉(苏抗103)和受体棉(苏棉12)在不同浓度盐胁迫条件下的钾钠离子的转运、累积分布以及它们SOD活性和H2O2含量变化的比较,证明了Bt抗虫基因的导入一方面导致棉花植株地上部钾累积
2、增多,根部钾含量降低,从根往地上部的钾转运能力增强,而且根吸收能力也有增强趋势;然而另一方面,受盐胁迫时转Bt基因棉对钾的向上运输选择性减弱,地上部钠积累偏多,盐耐性减弱;SOD活性受盐胁迫影响,下降显著,超氧自由基的清除能力可能受到影响。结果表明,与常规棉有所不同,转Bt基因棉可能不太适宜在盐碱土壤上种植。关键词转Bt基因棉;盐胁迫;超氧自由基;钾吸收转运中图分类号S562.01;Q945.12文献标识码A随着转基因技术的发展,转基因作物的商业化我国盐碱地面积居世界第四位,在我国棉区有种植面积迅速扩张。1996年,转Bt基因棉开始在相当一部分棉田土壤含盐量
3、过高,棉花耐(抗)盐性美国大面积种植;根据美国农业部对外发布的报告,的研究历来都备受关注。棉花品种的耐盐性直接影2002年美国种植的转基因棉花占该国棉田总面积响棉花产量和品质的形成,对棉区生产力有极大影的71%。1997年中国也开始大面积示范转Bt基因响。近年来,随着转Bt基因棉在我国棉花中的种植棉,种植面积逐年成倍上升,到2001年中国的种植比重迅猛上升,再加上棉田土壤的盐碱化程度加重,2[1]面积达150万hm,约占棉田总面积的30%。转所以必须探讨转Bt基因棉耐盐性问题,而不能盲目Bt基因棉生产中明显地减少了农药用量,因此带来地套用其受体品种的种植栽培模式。为充分发挥其了巨大的
4、经济效益和环境效率。生产潜力,应尽快弄清包括耐盐性在内的各种重要然而利用基因工程技术获得的转Bt基因棉品生长代谢性状,建立相适应的栽培配套体系。系在许多农艺性状方面与其受体品种(野生型对照)作物耐盐性并不单单是Na+毒害的适应能力,存在着显著差异。据研究,与其受体品种相比,转还受其他因子的影响而改变,如缺水、养分缺乏等,Bt基因棉在产量与纤维品质上虽没有明显差异,但+其中,土壤K供给的丰缺是影响植物耐盐性的重其构成因素(如成铃率、衣分、纤维比强度等)发生了[5]++要因子之一。K与Na有相似的理化结构,植物变化。同时,转基因棉栽培上也普遍存在着长势弱、对盐胁迫的承受能力很大程度上依赖
5、于钾营养状[2,3]易早衰、结铃率高但铃小等问题。此外,在养分态。另一方面,尽管植物能适应钾的供给浓度很广,吸收利用特性上,转基因棉和相应的受体棉之间也+但当存在Na且其浓度不断上升,植物对钾离子选表现出了差异性。例如,生产上发现,转Bt基因棉[6]++择性也会下降,当Na浓度过高,会竞争K转运对土壤钾的需求更高,对缺钾敏感性更强,易发生缺[7][4]和结合位点,导致钾缺乏。钾生理性红叶茎枯病。棉花是喜钾作物,钾在棉花的生长、养分分配、*国家自然科学基金项目(30270789)、中国科学院南京土壤研究所知识创新工程资助通讯作者,Email:xcwang@issas.ac.cn,T
6、el:025-86881567作者简介:张敏(1979~),女,硕士,主要从事植物营养遗传研究收稿日期:2004-05-05;收到修改稿日期:2004-09-063期张敏等:盐胁迫下转Bt基因棉的K++、Na转运及SOD活性的变化461纤维品质形成及抗病虫害能力等方面都扮演着相当12植株钾钠含量的测定及相关计算公式-1重要的角色。同时棉花耐盐性强,在低钾土壤中,烘干的棉苗样品,用1molLNH4OAc(pH70)Na+能部分代替K+,促进棉花的生长,所以棉花也++[9]浸提,用火焰光度法测定K、Na含量。被称为喜钠作物。既然转Bt基因棉表现出与一Kr/Ks=DWr∃K%
7、r/(DWs∃K%s+DWl∃K%l般推广棉品种不同的钾需求,是否也暗示了在钠吸+DWp∃K%p)(1)收方面的差异和耐盐性发生了变化?在此对转BtNar/Nas=DWr∃Na%r/(DWs∃Na%s+DWl∃+基因棉耐盐性的研究过程中,综合考虑植物K、Na%l+DWp∃Na%p)(2)+Na营养吸收是否更能全面和客观地反映问题。++K/Na=K%/Na%(3)因此,本研究旨在通过分析钾钠离子在棉株中+上式中,Kr/Ks为根与地上部K累积量比;的积累量、分
