水稻-褐飞虱-拟水狼蛛食物链的定量研究

应用荧光物质稀土元素铕示踪法对水稻褐飞虱拟水狼蛛食物链进行了定量分析研究。所施荧光物质的三种浓度20 mg/L、50 mg/L和100 mg/L 均为有效浓度,对水稻生长无可见的影响,孕穗期、抽穗期、乳熟期和黄熟期四个生育期水稻、褐飞虱和拟水狼蛛的荧光物含量均随所施荧光物质浓度的增高而增高。褐飞虱对不同生育期水稻的取食量依次为抽穗期>孕穗期>乳熟期>黄熟期,分别为每克褐飞虱生物量在24 h内摄食水稻17.5910 g, 17.4510 g, 13.8290 g和8.7070 g。拟水狼蛛对褐飞虱的捕食量为乳熟期>孕穗期>抽穗期>黄熟期,分别为每克拟水狼蛛生物量24 h捕食褐飞虱3.6380 g, 3.0830 g, 3.0770和2.8000 g。根据田间调查数据换算为每头拟水狼蛛捕食褐飞虱在孕穗期、抽穗期、乳熟期和黄熟期分别为11头、11头、13头和10头。     

Bt水稻Cry1Ab杀虫蛋白表达的时间动态及其在水稻土中的降解

采用ELISA技术检测了Bt水稻克螟稻1号(KMD1)和克螟稻2号(KMD2)不同生育期茎和叶片中cry1Ab基因的表达水平,以及植株组织(茎和叶片)室内埋于不同稻田土壤中其Cry1Ab杀虫蛋白的降解动态。结果表明,不论是KMD1还是KMD2,茎和叶片中cry1Ab基因的表达量为3.7～9.1μg/g鲜重,均以拔节期和孕穗期相对较低,灌浆初期显著升高,黄熟期又明显下降(但仍然维持在较高的表达量)。KMD1茎和叶片中Cry1Ab蛋白在3种水稻土即青紫泥田、黄松田和黄筋泥田中的降解,均以前期(处理后12d内)较快,但中后期明显较慢;处理后42d,这两种组织中的Cry1Ab残留量均稳定在μg级水平,分别仅有0.20～0.85μg/g干重和0.35～1.81μg/g干重。KMD1茎和叶片中Cry1Ab蛋白降解动态与土壤类型密切相关,青紫泥田中降解最快,黄筋泥田中次之,黄松田中最慢。淹水可加快土壤中茎和叶的腐解,从而促进其中Cry1Ab蛋白的降解。KMD2粉碎叶中Cry1Ab蛋白在有菌水稻土中的降解快于无菌土中,表明土壤微生物存在可加快Cry1Ab蛋白的降解。在各种土壤淹水与非淹水、灭菌与非灭菌处理条件下的Cry1Ab蛋白降解过程均可用指数方程进行拟合,算得其消减半衰期为2.2～11.6d不等。讨论了土壤类型、淹水等影响Cry1Ab蛋白降解的可能机制,认为土壤微生物是其中起关键作用的一个因子。     

真水狼蛛对褐飞虱捕食作用的初步研究

应用二次正交旋转组合的设计方法,研究了在不同的天敌密度、害虫密度、温度和光照时间的动态系统中,真水狼蛛对稻田主要害虫褐飞虱的捕食作用。得出其控制作用的数学模型为:y=27.4087 3.1667 x_1 6.8333 x_2-1.1667 x_3 0.5000 x_4-0.4258 x_1~2-0.9258 x_2~2-3.1758 x_3~2 .2500 x_1x_2 0.5000 x_1x3-1.5000 x_3x_4通过模型的主效应分析.得出了各环境因子对天敌捕食作用的影响。真水狼蛛对褐飞虱的日捕食量为19.372头。     

粽管巢蛛和拟水狼蛛对稻纵卷叶螟和稻褐飞虱捕食作用研究

应用二次正交旋转组合设计方法建立粽管巢蛛和拟水狼蛛对稻纵卷叶螟和稻褐飞虱捕食作用的数学模型。结果表明,粽管巢蛛是稻纵卷叶螟的重要天敌,粽管巢蛛和拟水狼蛛均是稻褐飞虱的重要天敌。当稻褐飞虱密度较高时,随着蜘蛛密度的增加,由于蜘蛛之间的干扰作用,导致稻褐飞虱被捕食量下降。     

Cry1Ab蛋白对拟环纹豹蛛胚胎发育过程中形态和化学物质含量变化的影响

利用稻田蜘蛛优势种拟环纹豹蛛为研究对象,检测Cry1Ab蛋白在拟环纹豹蛛卵囊内的含量及Cry1Ab蛋白对拟环纹豹蛛胚胎发育过程中形态特征的变化、化学物质含量和卵粒内4种保护酶活性的影响。结果表明：在胚胎发育过程中,卵粒中Cry1Ab蛋白含量随发育时间延长而减少,通过对卵粒中的化学物质的测定,发现蛋白质含量水平对照组要显著高于实验组（P〈0.05）,糖和脂肪含量对照组和实验组之间无显著差异。卵粒内超氧化物歧化酶（SOD）、乙酰胆碱酯酶（AchE）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和过氧化氢酶（CAT）4种酶活力除了GSH-Px酶活力实验组高于对照组外,其余3种酶活力均低于对照组。通过石蜡切片和液体石蜡透明观察,实验组较对照组胚胎发育历期延长。该研究证明在胚胎发育时期Cry1Ab蛋白影响了卵粒内SOD、AchE、GSH-Px和CAT酶的活力,且Cry1Ab蛋白对拟环纹豹蛛的胚胎发育产生了一定程度的影响。     

转Bt基因水稻表达的毒蛋白Cry1Ab在害虫及其捕食者体内的积累动态

在室内对转基因水稻KMD1中的Cry1Ab毒蛋白经食物链在几种主要害虫及其捕食性天敌体内的积累进行了研究。结果表明： 无论是水稻孕穗期还是成熟期,二化螟Chilo suppressalis连续取食KMD1或取食KMD1.36 h后移至对照品种秀水11上取食不同时间后,幼虫体内的Cry1Ab含量均随取食时间延长逐渐下降。稻眼蝶 Mycalesis gotama幼虫连续取食KMD1或在KMD1上取食两天后移至秀水11上继续取食不同时间,体内的Cry1Ab含量也都随取食时间延长而下降,但下降速度较二化螟更快。取食KMD1的二化螟和稻眼蝶幼虫的粪便中均检测到较高浓度的Cry1Ab,对照组中均无Cry1Ab。取食KMD1的二化螟幼虫血淋巴中检测到Cry1Ab,含量为3.5 ng/g。取食KMD1的褐飞虱 Nilaparvata lugens、稻蚜Sitobion avenae以及饲喂取食过KMD1的二化螟或稻眼蝶幼虫的拟水狼蛛Pirata subpiraticus体内都含有一定浓度的Cry1Ab,其中,拟水狼蛛体内的CrylAb含量以饲喂取食KMD1稻眼蝶幼虫的含量最高,约为饲喂取食KMD1二化螟幼虫的60倍。这些结果表明Cry1Ab可以沿水稻害虫天敌食物链传递。     

Cry1Ac和Cry2Ab杀虫蛋白对粘虫幼虫生长发育的影响

【目的】为探究Bt杀虫蛋白对次要靶标害虫粘虫Mythimna separata (Walker)(鳞翅目:夜蛾科)的杀虫活性及对其生长发育的影响。【方法】本文通过浸叶法饲喂初孵及2龄末粘虫不同剂量的Cry1Ac及Cry2Ab杀虫蛋白后,观察其死亡率,称量幼虫重,并统计了幼虫历期、化蛹率、蛹重、蛹期、蛹的羽化率、畸形率等指标。【结果】初孵幼虫取食浸泡含16、64、128μg/mLCry1Ac及Cry2Ab的玉米叶片后,随着时间的延长及浓度的增加,死亡率逐渐增加,且Cry1Ac杀虫蛋白对粘虫的生物活性高于Cry2Ab蛋白,在128μg/mL浓度下,取食Cry1Ac和Cry2Ab蛋白13d时的死亡率分别达到了65%及60%。取食两种蛋白后,初孵幼虫和2龄末幼虫重量均受到显著抑制,短期取食两种蛋白对幼虫历期、化蛹率、蛹重、蛹期、蛹的羽化率、畸形率没有影响。【结论】取食Cry1Ac和Cry2Ab杀虫蛋白后,对初孵幼虫有很好的杀虫活性,且Cry1Ac杀虫活性高于Cry2Ab杀虫蛋白;短期饲喂两种杀虫蛋白时,对2龄粘虫后期生长影响不大。本文结果为转Bt基因作物更好的应用于粘虫的防治提供了理论基础。     

拟水狼蛛在水稻与茭白田之间的转移

拟水狼蛛Pirata subpiraticus是稻田飞虱及其它害虫的主要捕食性天敌。研究表明,拟水狼蛛在水稻移栽后从茭白田大量迁入稻田,而水稻收割前后则转移回茭白田。元素标记试验显示其转移最大距离可达40 m以上。稻田附近的茭白田是拟水狼蛛的主要避难地之一。铷元素直接标记和释放可作为监测捕食性天敌在生境间转移的新方法。     

几种杀虫剂对拟水狼蛛捕食功能的影响。

研究了稻田常用杀虫剂杀虫双、甲胺磷、扑虱灵3种农药对稻田主要捕食性天敌拟水狼蛛Pirata subpiraticus 捕食褐飞虱Nilaparvata lugens 功能的影响。提出用功能减退率来综合评价农药对天敌的影响。结果表明24h杀虫双常用浓度540mg/L、810mg/L对狼蛛的杀伤力为12.63%、27.57%。功能减退率分别高达65.41%和81.3%;甲胺磷100mg/L24h对狼蛛的杀伤力和功能减退率分别为49.8%和68.56%。这2种药剂对狼蛛的作用机制不同,甲胺磷毒性大,狼蛛死亡率高,但对非致死狼蛛的捕食功能减退率比杀虫双处理略小,狼蛛的捕食功能恢复快于杀虫双处理。杀虫双处理的浓度越高,狼蛛的功能减退率越大、功能恢复越慢。扑虱灵对狼蛛的杀伤和功能减退均不大。2种药剂处理后狼蛛功能恢复到正常水平约需7d左右。田间试验表明频繁地使用甲胺磷削弱了天敌功能导致飞虱再猖獗。     

水稻-白背飞虱-拟水狼蛛食物链中生物量流动的定量研究

采用荧光物质示踪技术对早稻稻田生态系统中的水稻-白背飞虱拟水狼蛛食物链在抽穗期与乳熟期中营养物质流动进行了定量测定。结果表明: 在所施荧光示踪物质3种质量浓度20、50、100 mg/L中,水稻、白背飞虱、拟水狼蛛的荧光物含量［μg/鲜重(g)］随所施荧光物浓度的增加而增加,浓度组间差异达到显著水平,呈现出较为稳定的规律性。早稻抽穗期每头白背飞虱每24 h取食水稻0.0636 g,平均每头拟水狼蛛每24 h捕食白背飞虱0.0336 g,约6～7头;在早稻乳熟期每头白背飞虱每24 h取食水稻0.0155 g,平均每头拟水狼蛛每24 h捕食白背飞虱0.0416 g,约16头。结合田间调查数据分析,抽穗期白背飞虱危害低于乳熟期,差异显著;两个水稻生育期3～4龄拟水狼蛛的控虫力差异显著,乳熟期高于抽穗期。     

Bt抗、感种群亚洲玉米螟幼虫取食Bt玉米后Cry1Ab杀虫蛋白在其体内的组织分布与含量

采用ELISA方法检测了实验室汰选的对Cry1Ab产生107倍抗性的亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis (Guenée)种群与敏感种群3龄幼虫取食表达Cry1Ab杀虫蛋白的Bt玉米心叶后,杀虫蛋白在幼虫体内的分布情况。结果表明：Cry1Ab杀虫蛋白在抗性种群幼虫中的组织分布情况与敏感种群相近,主要存在于中肠组织和血淋巴中。抗、感种群中均以含有内含物的中肠组织中含量最高,分别为277.2 ng/g 和104.9 ng/g;其次为血淋巴,分别为93.7 ng/g 和69.5 ng/g;不含内含物的中肠组织中52.7 ng/g 和40.1 ng/g;在丝腺和马氏管组织的含量很低,丝腺中分别为8.5 ng/g和11.7ng/g,而马氏管中分别为6.7 ng/g和6.5 ng/g。脂肪体、生殖器官中未检测到杀虫蛋白。抗性种群中肠组织(含有内含物和不含内含物)中Cry1Ab的含量显著高于敏感种群。幼虫期取食过Bt玉米的亚洲玉米螟发育的蛹、成虫及其卵中均不含杀虫蛋白,说明Bt杀虫蛋白不会通过幼虫取食向蛹、成虫及卵传递。     

转基因水稻表达的Bt蛋白对拟环纹豹蛛(Pardosa pseudoannulata)生长发育的影响

为明确转基因水稻表达的Bt蛋白沿捕食性食物链的传递及其对生态系统中较高营养级生物的影响,在实验条件下(28±0.5 ℃,R.H=80%,L∶D=12h∶12h)以田间优势自然天敌拟环纹豹蛛为对象,以取食转Cry1Ab/Cry1Ac基因水稻汕优63(简称Bt水稻)叶片24 h的稻纵卷叶螟幼虫为猎物饲养拟环纹豹蛛,并测定了...     

黄绿绿僵菌对两种稻田蜘蛛捕杀褐飞虱作用的影响

在室内研究了喷施黄绿绿僵菌Metarhizium anisopliae var. acridum Driver et Milner孢子悬液对稻田蜘蛛捕杀褐飞虱作用的影响。结果表明,黄绿绿僵菌不感染拟水狼蛛Pirata subpiraticus Bsenberg et Strand和食虫沟瘤蛛Ummeliata inse cticeps Bsenberg et Strand,只对蜘蛛喷施菌液不影响它们的捕杀褐飞虱的能力。而对褐飞虱喷施黄绿绿僵菌液后,褐飞虱活力明显下降,导致蜘蛛对其捕杀效果显著提高。在喷施黄绿绿僵菌106 、107、108/mL孢子浓度后,拟水狼蛛的平均捕杀量分别为10.5头/d、11.1头/d和11.4头/d,食虫沟瘤蛛的平均捕杀量分别为3.8头/d、4.3头/d和4.7头/d,均显著大于对照组。对蜘蛛和褐飞虱同时喷施黄绿绿僵菌不影响前者的捕杀力。这些结果提示,在稻田施用黄绿绿僵菌防治稻飞虱对蜘蛛天敌没有不良影响。     

多年种植Bt稻后外源蛋白在土壤中的积累

外源蛋白在环境中的残留与积累是转Bt基因作物环境安全评价的重要内容之一。我国已育成多个具有商业化前景的Bt稻品系,但目前多年种植Bt稻后Bt外源蛋白是否会在土壤中积累还不清楚。本研究在同一试验田连续9年种植了转cry1Ab/1Ac基因明恢63(华恢1号)和转cry2A基因明恢63水稻,采用酶联免疫吸附法(ELISA)跟踪监测了分蘖期和收获后60 d根际土中外源蛋白含量变化,试验第1年(2012年)和最后1年(2020年)还测定了苗期、开花期和成熟期根际土中外源蛋白含量。结果表明: 2012年,转cry1Ab/1Ac基因明恢63在苗期、分蘖期、开花期、成熟期和收获后60 d根际土中外源蛋白含量分别为1.25、1.77、1.97、1.71和0.30 ng·g^-1,2020年分别为1.30、1.69、2.03、1.77和0.43 ng·g^-1;2012年,转cry2A基因明恢63在苗期、分蘖期、开花期、成熟期和收获后60 d根际土中外源蛋白含量分别为0.91、1.52、1.53、1.37和0.12 ng·g^-1,2020年分别为0.95、1.43、1.61、1.40和0.15 ng·g^-1。多因素方差分析显示,时间效应对Bt外源蛋白积累不显著,而品种和生育期效应显著。Bt稻生长过程中根际土中可以检测出微量的Bt外源蛋白,但收获后60 d已经基本降解完毕,根际土中Bt外源蛋白含量不会随着种植时间的增加而累积。     

Cry1Ab蛋白对稻纵卷叶螟幼虫体内三种保护酶活性的影响

室内采用酶活力测定方法研究转B t基因水稻表达的Cry1Ab蛋白对稻纵卷叶螟幼虫体内3种保护酶(AChE、SOD和CAT)活性的影响。结果表明,用转B t基因水稻处理稻纵卷叶螟幼虫,饲喂4 h、36 h后,其体内AChE活力分别比对照增加了52.09%、128.51%,并且都极显著(P<0.01)高于对照组;取食转基因水稻叶片4 h后,幼虫体内SOD酶活性比对照提高了91.5%,与对照有显著差异;36 h后活性达到最大值,但与对照差异不显著。取食转基因水稻叶片24 h后,幼虫体内CAT酶活性达到最大值且高于对照,但与对照差异不显著;48 h后酶活性受到显著抑制,与对照差异显著。同时,测定了幼虫体内及其粪便中Cry1Ab蛋白含量的变化,结果表明,取食转基因水稻叶片12 h后,进入体内的Cry1Ab蛋白随粪便排出,幼虫体内的Cry1Ab蛋白含量一直低于粪便中的含量,且在24 h时两者差异达到最大。由于Cry1Ab蛋白在幼虫体内的积累,扰乱了稻纵卷叶螟幼虫体内AChE、SOD和C AT保护酶的动态平衡,使虫体内自由基的清除遇到障碍,从而对其产生毒害作用。