转RRM2基因棉田昆虫群落多样性及其时序动态

为了评价新型转基因棉花在长江生态区对棉田生态环境安全性的影响, 2013-2015年作者以新型转RRM2基因棉花(Gossypium hirsutum)为材料, 以其亲本‘中棉所12’为对照, 在安徽省沿江棉区系统研究了转基因棉田昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落的结构与组成、个体数量、群落特征参数及其季节性动态变化。结果表明: 转RRM2基因棉田的主要类群组成、优势类群与非转基因棉田没有差异, 但在2013年转RRM2基因棉田棉蚜个体数量显著高于非转基因棉田, 叶螨类、棉铃虫和其他鳞翅目的个体数量显著低于非转基因棉田, 在其他年份没有显著差异; 其他类群的个体数量在两类棉田间没有显著差异。在棉田害虫发生量大的年份, 转RRM2基因棉田的昆虫群落个体数量较非转基因棉田增加, 物种丰富度较非转基因棉田减少, 但差异不显著, 而两类棉田年度间均差异显著。转RRM2基因棉田昆虫群落和害虫亚群落的全生育期多样性指数、均匀度指数和优势集中性指数与非转基因棉田没有显著差异; 其天敌亚群落的三个指数在2013年与非转基因棉田差异显著, 其他年份没有显著差异; 两类棉田年度间差异均不显著。转RRM2基因棉田昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落个体数量、群落特征参数的时序动态与非转基因棉田较一致, 具季节性波动; 在群落个体数量高峰期, 群落多样性指数和均匀度指数处于低谷, 而优势集中性指数则相反; 昆虫群落、害虫亚群落的季节波动明显, 天敌亚群落的季节性变化较平缓。因此, 转RRM2基因棉花对棉田昆虫群落的结构与组成、群落特征参数及其时序动态没有显著影响, 但在气候适宜年份, 转RRM2基因棉田的害虫发生量可能增大。     

2009-2013年Bt棉田节肢动物群落多样性动态变化

研究多年种植转Bt基因棉花对棉田节肢动物群落昆虫结构与组成、生物多样性的影响,明确其变化趋势,可为棉田害虫综合治理与生态调控、转Bt基因棉花环境安全性评价提供科学借鉴。于2009-2013年连续5年对转Bt基因棉花中棉所41和非转基因棉花中棉所49棉田节肢动物群落进行了系统调查,并结合5a气象因子的变化,分析了5年内棉田节肢动物群落相关参数的变化趋势。结果分析表明,2009-2013年中棉所41棉田昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落所属目数有所上升,但差异不显著;所属科数、物种数、个体总数均呈现先上升后下降的趋势,个别年份差异显著,其余年份基本保持不显著的波动水平;昆虫群落和害虫亚群落多样性指数呈下降的趋势,至2013年下降达到显著水平,其余年份之间差异不显著,天敌亚群落多样性指数无显著变化;昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落均匀性指数无显著变化;昆虫群落和害虫亚群落优势集中性指数有所上升,至2013年差异达到显著水平,天敌亚群落优势集中性各年份间无显著变化;与中棉所49棉田相比,相同年份中棉所41棉田昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落结构与组成、多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数均无显著差异。可见,短期内非剧烈天气变化对转基因棉田节肢动物群落、害虫亚群落和天敌亚群落在结构与组成、生物多样性方面没有明显的影响。     

盐碱旱地转基因抗虫棉田昆虫群落多样性

棉花是耐干旱和耐盐碱的经济作物。随着土壤的盐碱化和干旱化, 在人口数量和植棉成本剧增的背景下, 我国黄河流域和长江流域棉花种植面积锐减, 棉花种植被迫向滨海盐碱地和内陆及西北干旱地区转移。本文于2013年和2014年在山东东营滨海盐碱地和河北枣强半干旱轻度盐碱地以非转基因棉(‘中棉所49’)为对照, 以转Bt基因棉(‘中棉所79’)为试验材料, 分别作施农药和不施农药处理, 于每年5月初到9月中旬, 调查取样点棉株及地面上害虫及其天敌的种类和数量, 并分析不同施药处理下转基因和非转基因棉田昆虫群落的生物多样性参数差异。结果表明, 施药和不施药转Bt基因棉田昆虫群落和害虫亚群落昆虫的个体总数均低于非转基因棉田, 其中昆虫群落和害虫亚群落个体数在二者之间差异显著; 转Bt基因棉田昆虫群落和害虫亚群落昆虫的多样性指数和均匀度指数均高于非转基因棉田, 而优势集中性指数均低于非转基因棉田, 但差异均不显著。施药条件下两种棉田的昆虫群落和害虫亚群落昆虫个体总数、多样性指数和均匀度指数均低于不施药棉田, 优势集中性指数均高于不施药棉田, 但转基因棉田和非转基因棉田之间无显著差异。表明转基因抗虫棉在盐碱旱地对棉田靶标害虫具有较好的控制作用, 棉田昆虫群落稳定性较高, 昆虫群落对外界的入侵和干扰缓冲能力强, 而化学农药的使用对昆虫群落杀伤力较大, 容易导致某种昆虫的抗性产生和昆虫群落的不稳定, 但比非盐碱旱地棉田昆虫群落生物多样性低, 棉田生态系统更简单。     

转GAFP基因棉花生态适合度及其对棉田昆虫群落的影响

新型转基因棉花生态适合度及其对棉田昆虫群落的影响是转基因棉花环境安全评价的重点内容.本文选用新型转GAFP(Gastrodia anti-fungal protein)基因棉花及其非转基因亲本棉花为试验材料,于2013和2014年在河南安阳研究了田间棉花生态适合度及其对昆虫群落的影响.结果表明: 转基因棉蕾期、花铃期和铃期叶片干物质量与其亲本无显著差异;苗期比叶面积显著低于亲本,蕾期、花铃期和铃期叶面积显著大于亲本;苗期株高显著低于亲本,蕾期、花铃期和铃期株高与亲本无显著差异;棉花生长的4个关键时期(苗期、蕾期、花铃期和铃期),转基因棉单株果枝数、蕾数和脱落数均与亲本无显著差异,而铃期单株大铃数显著低于亲本.棉铃虫发生的3个高峰期,转基因棉对棉铃虫和甜菜夜蛾无明显控制作用,且对棉田昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落的昆虫个体总数、昆虫群落结构与组成、均匀性指数、多样性指数和优势集中性指数均无显著影响.表明外源基因GAFP导入后,新型转基因棉花营养生长增强,产量构成性状整体无显著变化,未引起棉田昆虫群落变化.研究初步明确了新型转基因棉花生存竞争势态和棉田昆虫群落发生规律与动态,可为新型转基因棉花环境安全评价提供理论依据,同时为转基因棉花环境安全评价积累科学数据.     

转Bt基因棉田与常规棉田节肢动物群落多样性的比较研究

研究了在棉花生长的早期、中期和后期转Bt(bacillus thuringiensis)基因棉和常规棉两种棉田的节肢动物群落、害虫亚群落和天敌亚群落多样性。结果表明,GK-12未防治区的节肢动物群落多样性指数和害虫亚群落的多样性指数在棉花生长前期和后期要高于泗棉3号未防治区;GK未防治区的天敌亚群落多样性指数在棉花生长后期高于泗棉3号未防治区,在棉花生长的早期和中期,两者的大小没有表现出显著性差异。对影响棉田生态系统3种多样性指数的因子的方差分析表明,棉花品种和化学防治措施的共同作用是影响棉田生态系统节肢动物群落和天敌亚群落多样性指数的主要因子。     

转GAFP基因棉花生态适合度及其对棉田昆虫群落的影响

新型转基因棉花生态适合度及其对棉田昆虫群落的影响是转基因棉花环境安全评价的重点内容.本文选用新型转GAFP(Gastrodia anti-fungal protein)基因棉花及其非转基因亲本棉花为试验材料,于2013和2014年在河南安阳研究了田间棉花生态适合度及其对昆虫群落的影响.结果表明: 转基因棉蕾期、花铃期和铃期叶片干物质量与其亲本无显著差异;苗期比叶面积显著低于亲本,蕾期、花铃期和铃期叶面积显著大于亲本;苗期株高显著低于亲本,蕾期、花铃期和铃期株高与亲本无显著差异;棉花生长的4个关键时期(苗期、蕾期、花铃期和铃期),转基因棉单株果枝数、蕾数和脱落数均与亲本无显著差异,而铃期单株大铃数显著低于亲本.棉铃虫发生的3个高峰期,转基因棉对棉铃虫和甜菜夜蛾无明显控制作用,且对棉田昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落的昆虫个体总数、昆虫群落结构与组成、均匀性指数、多样性指数和优势集中性指数均无显著影响.表明外源基因GAFP导入后,新型转基因棉花营养生长增强,产量构成性状整体无显著变化,未引起棉田昆虫群落变化.研究初步明确了新型转基因棉花生存竞争势态和棉田昆虫群落发生规律与动态,可为新型转基因棉花环境安全评价提供理论依据,同时为转基因棉花环境安全评价积累科学数据.     

转基因抗草甘膦抗虫棉对棉田冠层节肢动物群落的影响

【背景】随着转基因抗虫棉在我国的广泛种植,一种具有抗虫和耐除草剂（草甘膦）的双价棉被培育成功。这种转双价基因棉和转单价基因抗虫棉对棉田节肢动物群落结构的影响可能不同。因此,在该类转双价基因棉花进行环境释放之前,有必要研究其对棉田节肢动物群落的影响,评价其环境安全性。【方法】试验于2010年5月9日~9月23日和2011年5月10日~9月24日在河南省安阳市中国农业科学院棉花研究所试验农场进行,棉田类型有3种——转基因抗草甘膦抗虫棉田、转Bt棉田和常规棉田,每种棉田种植3个小区,每个小区面积为200 m2（8 m×25 m）。采用对角线5点取样方法,每5 d调查1次棉田的节肢动物群落,通过目测对节肢动物鉴定到属。【结果】抗草甘膦抗虫棉田、Bt棉田和常规棉田节肢动物群落、害虫亚群落和天敌亚群落的结构与组成无明显差异;抗草甘膦抗虫棉田害虫种群数量低于抗虫棉田和常规棉田,而其天敌种群数量与常规棉田相当,略低于Bt棉田;3种棉田节肢动物群落、害虫亚群落和天敌亚群落的多样性指数、均匀性指数均无明显差异。【结论与意义】种植转基因抗草甘膦抗虫棉花不会对棉田节肢动物群落组成造成显著影响。本研究为转基因抗草甘膦抗虫棉田的环境安全性评价提供了依据。     

不同作物布局方式对转基因抗虫棉田节肢动物群落结构的影响

比较了不同作物布局下转基因抗虫棉田节肢动物的群落结构.结果表明,与单作棉田相比,蔬菜-棉花、果树-棉花及花生-棉花布局的棉田节肢动物群落、植食性害虫亚群落和天敌亚群落的物种数均增加,中性节肢动物的数量均有增加;蔬菜-棉花和花生-棉花布局的棉田植食性害虫个体数量增加;蔬菜-棉花和果树-棉花布局的棉田天敌个体数量增加.花生-棉花和果树-棉花布局棉田的节肢动物群落相似性最大;而单作棉田与蔬菜-棉花布局棉田的节肢动物群落相似性最小.R啨nyi多样性指数表明,与单作棉田相比,蔬菜-棉花布局棉田节肢动物群落多样性较低,害虫亚群落多样性较低;果树-棉花布局棉田节肢动物群落多样性较高,天敌亚群落多样性较高;花生-棉花布局棉田节肢动物群落多样性较高,害虫亚群落多样性较高.果树-棉花布局是值得推广的转基因抗虫棉田布局方式.     

转ACO2基因优质棉生长特性及其对田间昆虫群落的影响

新型转基因棉花的生长特性及其对棉田昆虫群落的影响是转基因棉花环境安全评价的重点内容,也是转基因棉花环境安全评价过程必须评价的内容。选用新型转ACO2基因棉花及其亲本中棉所24为试验材料,于2013年和2014年在河南安阳进行了田间棉花生长势及其对昆虫群落影响的试验。在棉花苗期、蕾期、花铃期和铃期,转基因棉花叶片干重与其亲本均无显著差异,苗期、蕾期叶面积和比叶面积与亲本无显著差异,花铃期、铃期叶面积与比叶面积均显著高于亲本材料,其中2013年分别比对照高27.1%和26.2%,2014年分别高16.0%和19.9%,差异均达显著水平;株高、主茎叶片数、大铃数、小铃数和蕾铃脱落数均与亲本材料相当,但铃期果枝数显著高于亲本材料;3个棉铃虫(Helicoverpa armigera Hubner)发生高峰期,转优质基因棉花对棉铃虫和甜菜夜蛾幼虫校正死亡率与亲本对照材料无显著差异;昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落昆虫个体总数均显著高于亲本棉田,两年分别比对照高11.5%、10.5%、33.4%和12.0%、8.1%、63.1%,其中2013年差异达显著水平,2014年由于昆虫发生程度总体较轻,差异不显著,但所属"目"、"科"、"种’、生物多样性指数、优势种昆虫及其优势度与其亲本棉田无显著差异,表明外源基因ACO2导入后,对棉田昆虫发生及其群落结构没有影响,棉花生长势无明显优势,但产量构成性状在部分时期增强。上述研究初步明确了新型转基因棉花生存竞争势态和棉田昆虫群落发生规律与动态,可为新型转基因棉花环境安全评价提供理论依据,同时为转基因棉花环境安全评价积累科学数据。     

转Cry1Ac+Cry2Ab棉花生长势及其对棉田节肢动物物种丰富度的影响

【背景】转基因棉花在商业化种植之前,必须评价其环境安全性。其中新型棉花材料的生存竞争能力和对物种丰富度的影响是评价的重要内容。【方法】以转Cry1Ac＋Cry2Ab基因棉为试验材料,转Cry1Ac棉花中棉所41和非转基因棉花中棉所49为对照品种,分别于2014年5~9月对棉花株高、主茎叶片数、叶绿素含量、比叶面积、果枝数、蕾铃数等生长参数进行比较,同时对二代、三代和四代棉铃虫发生期棉田物种丰富度进行系统调查。【结果】转Cry1Ac＋Cry2Ab棉花的生长势与转Cry1Ac棉花和非转基因棉花基本相当,没有表现出明显的竞争优势;产量构成参数在成铃和脱落等方面比非转基因棉表现出良好的优势。对棉田节肢动物物种丰富度的影响表明,转Cry1Ac＋Cry2Ab棉花对靶标害虫棉铃虫具有良好的控制效果,对主要刺吸性害虫棉蚜、棉蓟马、烟粉虱、绿盲蝽与天敌龟纹瓢虫、草间小黑蛛、草蛉和小花蝽等的种群丰富度在个别时期有所影响,但总体上与转Cry1Ac棉田和非转基因棉田没有显著性差异。【结论与意义】转Cry1Ac＋Cry2Ab棉花无竞争优势,但目标性状优势较好;对棉田节肢动物物种丰富度无明显影响。研究结果为新型转Cry1Ac＋Cry2Ab棉花对棉田环境安全方面的研究进一步补充了内容,为转基因棉花的环境安全评价提供科学数据。     

Growth vigour and yield of transgenic RRM2 (RNA recognition motif 2) cotton and their effects on arthropod community in cotton field

Aims This experiment was carried out to assess the breeding value of the transgenic RRM2 (RNA recognition motif 2) cotton and to evaluate its environmental safety on cotton field.
Methods The indices of structure and composition, community characteristics, biodiversity, species richness and the seasonal changes of the arthropod community in transgenic RRM2 cotton field and the parental conventional cotton field were studied systematically in 2012 and 2013, respectively. We also analyzed the climate data from June to September of the two years, and compared the cotton growth vigour and the yield parameters between the transgenic cotton and the non-transgenic cotton.
Important findings The results showed that there were no significant differences in the indices of structure and composition, biodiversity, evenness, dominant concentration and the seasonal changes of insect communities and sub-communities between the transgenic cotton field and the non-transgenic cotton field within the same years. Comparing with in 2012, all the indices of arthropod communities and cotton growth vigour and cotton yield parameters in 2013 showed an overall downward trend in both the transgenic and the non-transgenic cotton fields. The dynamics of functional groups of dominant natural enemies lagged behind that of the dominant pests both in the transgenic cotton field and the non-transgenic cotton field, indicating a need to control the pests at the early stage of cotton growth.     

不同调查方法对转基因棉田节肢动物群落构成及生物多样性的影响

【目的】明确不同生育期调查方法对棉田物种结构和生物多样性的影响,以期选择合适的生育期调查方法开展转基因棉花的安全性研究。【方法】于2016和2017年,选择2个新型转基因棉花(GGK2,N15-5)及其亲本(K312,J14)为材料,使用3种调查方法对棉田节肢动物群落进行调查:(1)在整个生育期每7 d调查一次(5月上旬—9月中下旬);(2)主要生育期调查(5月中旬、6月中旬、7月中旬、8月中旬和9月中旬)和(3)6月中旬—8月下旬期间的3个棉铃虫发生高峰期调查。计算出不同调查方法下的棉田节肢动物群落个体总数、物种丰富度、多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数。【结果】3种方法对物种个体总数和物种丰富度影响最大,第1种方法数值最大,第3种方法数值最小。2016年,转抗除草剂基因棉田(GGK2)与其亲本(K312)相比,3种调查方法得到的物种个体总数在节肢动物群落和害虫亚群落差异显著,其他指数无差异。此外,2016年与2017年相比,相同棉田中的多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数均无明显差异。【结论】不同生育期调查方法仅对物种个体总数和物种丰富度有影响,而对多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数无显著影响。因此,在转基因生物安全研究中可根据不同的研究目的选择合适的生育期开展调查。     

转基因杨树林下种植转基因棉花对转基因杨棉复合系统内节肢动物群落多样性的影响

【目的】转Bt基因棉花和转Bt基因杨树在我国已推广使用。本研究的目的是调查和分析不同转基因杨棉复合系统内地上节肢动物群落多样性变化,为转基因杨树大规模应用提供生态安全方面的数据。【方法】2019年4-10月,在河北任丘采取欧洲黑杨Populus nigra林下种植转基因棉花Gossypium hirsutum的模式,设置转基因杨树 转基因棉花(复合生态系统1)和非转基因杨树-转基因棉花(复合生态系统2)两种杨棉复合系统,调查杨树和棉花地上部植株节肢动物种类和个体数量,比较节肢动物各功能群的物种数量和个体数量以及香农指数、优势集中性指数、均匀度指数等群落多样性指数,并测定了转基因杨树和棉花叶片Bt蛋白含量。【结果】复合生态系统1中转基因杨树和棉花各自植株上鳞翅目种群累计个体数均显著低于复合生态系统2相应植株上的个体数量。转基因杨树上叶甲类累计个体数量显著高于非转基因杨树上的,寄生蜂类累计个体数量则显著低于非转基因杨树上的。在6月5日、6月21日和9月7日的调查中,转基因杨树上的节肢动物群落香农指数显著高于非转基因杨树上的。除鳞翅目害虫外,2个复合系统中棉株上节肢动物各功能群累计个体数量无显著性差异,香农指数、优势集中性指数和均匀度指数随时间变化的趋势基本一致且同一调查时间无显著性差异,仅在8月17调查中复合生态系统1中棉株上节肢动物香农指数显著高于复合生态系统2棉株上的。将杨树和棉花上节肢动物各类群累计数量相加作为系统整体,复合生态系统1和复合生态系统2在香农指数、优势集中性指数和均匀度指数数值上无显著差异。在调查后期,2个复合系统中节肢动物种群均向杨树叶片聚集。转基因棉花叶片Bt蛋白含量在各调查期均显著高于转基因杨树叶片的。【结论】转基因杨树对靶标害虫种群数量有较好的控制作用,对同系统内棉花上鳞翅目害虫数量亦有协同控制作用。转基因杨棉复合系统中地上节肢动物群落结构稳定,对系统内棉花地上部节肢动物群落多样性无显著影响。靶标害虫对转Bt基因杨树的抗性发展需持续监测。     

棉田棉铃虫寄生峰对常规棉及转Bt棉品种的趋性反应

连续4年采用人工定期释放棉铃虫卵、幼虫和定期回收法,研究了不同棉花品种与棉铃虫卵期、幼虫期寄生蜂种群数量变化的关系.通过对卵、幼虫寄生率反正弦转换后进行方差分析表明,无论是在棉铃虫卵期还是在其幼虫期,转基因棉田中棉铃虫卵和幼虫的被寄生率始终显著低于其亲本对照棉.运用“Y”型嗅觉仪测定转基因棉及其亲本对照棉对棉铃虫幼虫寄生蜂———中红侧沟茧蜂的选择性行为反应,用成对数据进行方差分析,并进行了“T”测验.结果表明,转基因棉对棉铃虫寄生蜂有较强的忌避反应,且取食转基因棉的棉铃虫幼虫与被害转基因棉两者的共同组合与单独被害棉之间对寄生蜂的忌避效应基本一致.