Impact of nitrogen and phosphorus fertilizers on Cry1Ac protein contents in transgenic cotton / Impacto de fertilizantes de nitrogênio e fósforo nos conteúdos de proteína Cry1Ac em algodão transgênico

ABSTRACT

Application of different fertilizers to check the efficiency of expression of Bt (Bacillus thuringiensis) gene in one of the leading commercialized crops (cotton) against Lepidopteran species is of great concern. The expression of Cry protein level can be controlled by the improvement of nutrients levels. Therefore, the myth of response of Cry toxin to different combinations of NP fertilizers was explored in three Bt cotton cultivars. Combinations include three levels of nitrogen and three levels of phosphorus fertilizers. Immunostrips and Cry gene(s) specific primer based PCR (Polymerase Chain Reaction) analysis were used for the presence of Bt gene that unveiled the presence of Cry1Ac gene only. Further, the ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) kit was used to quantify the expression of Cry1Ac protein. Under various NP fertilizers rates, the level of toxin protein exhibited highly significant differences. The highest toxin level mean was found to be 2.3740 and 2.1732 µg/g under the treatment of N150P75 kg ha-¹ combination while the lowest toxin level mean was found to be 0.9158 and 0.7641 µg/g at the N50P25 kg ha-¹ level at 80 and 120 DAS (Days After Sowing), respectively. It was concluded from the research that the usage of NP fertilizers has a positive relation with the expression of Cry1Ac toxin in Bt cotton. We recommend using the N150P50 kg ha-1 level as the most economical and practicable fertilizer instead of the standard dose N100P50 kg ha-¹ to get the desired level of Cry1Ac level for long lasting plant resistance (<1.5). The revised dose of fertilizer may help farmers to avoid the cross-resistance development in contradiction of insect pests.(AU)

RESUMO

A aplicação de diferentes fertilizantes para verificar a eficiência da expressão do gene Bt (Bacillus thuringiensis) em uma das principais culturas comercializadas (algodão) contra espécies de lepidópteros é uma grande preocupação. A expressão do nível de proteína Cry pode ser controlada pela melhoria dos níveis de nutrientes. Portanto, o mito da resposta da toxina Cry a diferentes combinações de fertilizantes NP foi explorado em três cultivares de algodão Bt. As combinações incluem três níveis de nitrogênio e três níveis de fertilizantes de fósforo. A análise de PCR (reação em cadeia da polimerase) específica para o gene (s) Immunostrips e Cry (s) foi usada para a presença do gene Bt que revelou a presença do gene Cry1Ac apenas. Além disso, o kit ELISA (ensaio de imunoabsorção enzimática) foi usado para quantificar a expressão da proteína Cry1Ac. Sob várias taxas de fertilizantes NP, o nível de proteína de toxina exibiu diferenças altamente significativas. A média do nível mais alto de toxina foi de 2,3740 e 2,1732 µg / g sob o tratamento da combinação N150P75 kg ha-¹, enquanto a média do nível mais baixo de toxina foi de 0,9158 e 0,7641 µg / g no nível de N50P25 kg ha-¹ em 80 e 120 DAS (dias após a semeadura), respectivamente. Concluiu-se com a pesquisa que o uso de fertilizantes NP tem relação positiva com a expressão da toxina Cry1Ac no algodão Bt. Recomendamos o uso do nível de N150P50 kg ha-¹ como o fertilizante mais econômico e praticável em vez da dose padrão N100P50 kg ha-¹ para obter o nível desejado de nível de Cry1Ac para resistência de planta de longa duração (<1,5). A dose revisada de fertilizante pode ajudar os agricultores a evitar o desenvolvimento de resistência cruzada em contradição com as pragas de insetos.(AU)