转基因棉田棉蚜种群动态及相关影响因子分析

以3个转基因棉花品种和2个对照棉花品种为研究材料,在棉花苗期组建了棉蚜连续3个世代的自然种群生命表。结果表明：3个转基因棉花品种田棉蚜的种群趋势指数在第1代和第2代均高于对照,第3代则略低于对照;从连续3个世代的棉蚜种群累积增长趋势指数分析,转基因棉“国抗22”上的种群累积增长指数为5.40,比对照“泗棉3号”上的高1.21%,转基因棉“苏抗103”和“中抗310”上的种群累积增长指数较对照“苏棉12”上的也分别增加49.54%和65.79%。比较各作用因子的控制指数,发现3个转基因棉花品种田寄生性天敌的控制指数大多数小于各自的对照棉田,而天敌捕食等其他一些作用因子的控制指数在常规对照棉田与转基因棉花品种间差异不大。     

转Bt基因棉对棉大卷叶螟种群动态的影响

2年的研究发现,棉大卷叶螟SyleptaderogataFabricius的种群数量在不同棉花品种田均呈现上升趋势,但转基因抗虫棉“国抗2 2”的为害程度及百株虫量均小于亲本对照棉“泗棉3号”,其差异达显著或极显著水平;该虫的室内饲养结果表明,2个棉花品种均有利于棉大卷叶螟的增殖,但“国抗2 2”对棉大卷叶螟的抗性明显优于“泗棉3号”,且对棉大卷叶螟成虫存在一定的产卵排斥效应。     

转基因抗虫棉苗期氮代谢

以3种不同转基因抗虫棉及其亲本对照为材料,研究了盆栽条件下不同品种棉花苗期氮代谢特征。结果表明与非转基因棉花比较,转Bt基因棉Z30叶片内的硝酸还原酶活性、肽酶活性、游离氨基酸含量均没有明显变化,但转氨酶活性显著增加(增幅为14.03%),可溶性蛋白含量显著减少(降幅为26.29%)。双价转基因棉花CCRI41叶片内除可溶性蛋白含量没有明显变化,其它所测指标均发生了显著的改变。双价转基因棉花SGK321叶片内硝酸还原酶活性、转氨酶活性、氨基酸含量没有明显变化,但肽酶活性和可溶性蛋白含量均显著增加(增幅分别为7.01%和121.32%)。随着转入基因的多样化,其可能引发转基因棉花产生的非预期效应更加不确定与复杂。     

棉纤维加厚发育相关物质对纤维比强度的影响

以高、中、低纤维比强度棉花品种科棉1号、美棉33B、苏棉15号和德夏棉1号为材料,研究与棉纤维加厚发育密切相关的可溶性糖、蔗糖和-β1,3-葡聚糖含量动态变化特性及其对纤维比强度形成的影响.结果显示,与中、低强纤维品种相比,高强纤维品种棉花铃龄为10 d时纤维可溶性糖、蔗糖含量高,全铃期内其转化率高且转化彻底,铃龄为24~31 d期间蔗糖累积量高;纤维加厚发育起始期的-β1,3-葡聚糖含量峰值高,其中后期转化迅速而彻底.高强纤维品种棉纤维中可溶性糖、蔗糖和-β1,3-葡聚糖含量动态变化特性利于纤维素累积特性的优化,即快速累积期长、累积速率平缓,易形成高强纤维.研究表明,在物质变化水平上,可溶性糖、蔗糖和β-1,3-葡聚糖含量动态变化特性影响到棉纤维素累积特性,是导致棉纤维比强度品种差异的重要原因.     

转基因抗虫棉根系分泌物对棉花黄萎病菌生长的影响

转基因抗虫棉的抗病性下降已成为制约我国棉花生产的重要因素之一.以转基因抗虫棉及其亲本非转基因棉花对照为材料,研究转基因抗虫棉根系分泌物对棉花黄萎病菌孢子萌发和菌丝生长的影响,并对其根系分泌物中氨基酸及糖类的组成和含量进行了测定.结果表明：与亲本非转基因棉相比,2种转基因抗虫棉对棉花黄萎病菌的抗性下降,转基因抗虫棉的根系分泌物对黄萎病菌孢子萌发和菌丝生长均具有促进作用.与亲本常规棉中23相比,转基因双价抗虫棉中41根系分泌物中多了甲硫氨酸和赖氨酸,并且天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、酪氨酸的含量显著升高.泗棉三号与单价抗虫棉GK12的根系分泌物中虽然含有相同的氨基酸组分,但GK12的根系分泌物中酪氨酸、缬氨酸、亮氨酸的含量显著下降.中41根系分泌物中检测出4种糖类,而中23中仅检测出葡萄糖.抗虫棉GK12和泗棉三号根系分泌物中都检测出4种糖类,但其含量差异明显.     

棉花对大气CO2浓度升高的响应及其对棉蚜种群发生的作用

通过模拟试验研究了棉花对大气 CO2 浓度升高 (70 5 .0 μl/ L 和 10 32 .3μl/ L vs.387.4 μl/ L)的响应及其对棉蚜 (Aphisgossypii Glover)种群发生的作用机制。结果表明 :(1) CO2 浓度升高可以促进棉花的生长 ,显著提高棉花的株高和生物产量 ;(2 )CO2 浓度增加对棉花的光合作用十分有利 ,单株叶面积显著增加 ,同时 ,叶绿素含量也显著增加 ;(3)高的 CO2 浓度可明显影响棉花组织的营养成分和次生代谢物质的含量 ,游离脂肪酸和游离氨基酸显著增加 ,可溶性蛋白含量显著降低 ,此外 ,大气 CO2增加下棉花组织内棉酚和单宁含量也显著增加了 ;(4 )棉蚜的发育历期与棉花组织的游离脂肪酸、游离氨基酸、可溶性蛋白、和棉酚的含量呈显著负相关 ;而棉蚜的繁殖力与组织含水量呈显著负相关 ,与游离脂肪酸、游离氨基酸和棉酚的含量呈显著正相关。大气 CO2 浓度升高主要是通过影响棉花的营养组成和次生代谢物质含量 ,而间接作用于棉蚜 ;未来 ,随着大气 CO2 浓度增加 ,棉花组织营养物质的变化对棉蚜种群的发生和危害有加重的趋势     

转Bt基因棉叶片表面特性与棉蚜取食行为的关系：非靶效应的个案研究

本文选择转Bt基因棉和其非靶生物棉蚜（Aphis gossypii）作为研究对象，对转Bt基因棉的生态安全性进行个案评价．利用刺探电位技术（electrical penetration graph，EPG）、光学显微镜和电子显微镜观察、生物测定和化学分析等手段，研究了两种转Bt基因棉花（GK12和GK19）及其常规棉亲本泗棉3号叶片表面的物理和化学特征以及棉蚜在棉叶上的搜寻行为．EPG结果显示棉蚜在3种棉株上的取食搜寻行为存在差异；生物测定实验中，棉蚜对3种棉花叶片表面淋洗物的反应没有显著差异；对棉花叶片表面化学物质进行分析后发现，3种棉株的叶表面化学物质的成分和含量基本一致；但在光学显微镜和电子显微镜观察下发现3种棉花叶片叶毛的密度存在显著差异．利用多元回归方法建立了叶片的物理特征和棉蚜的搜寻行为之间的相互关系模型，由模型可知腺毛和分支为5的覆盖毛对棉蚜的搜寻行为有明显的影响，其他分支的覆盖毛对棉蚜的影响关系较为复杂．由以上结果可以得出结论，所研究的这两种转Bt基因棉表面的物理特征异于其亲本，且这种差异会影响转Bt基因棉的非靶昆虫棉蚜在其上的取食刺探行为，棉蚜在两种Bt棉上较容易进行刺探和取食．     

种植转Bt基因抗虫棉对土壤生物学活性的影响

采用温室盆栽实验,研究了种植转Bt基因棉（苏抗103）和同源常规棉（苏棉12）对根际土壤生物学活性的影响。结果表明：与对照常规棉相比,种植转Bt基因棉对根际土壤脱氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和土壤呼吸的影响因生育期而异,土壤脲酶、蛋白酶和微生物量C在各生育期均没有显著差异;土壤蔗糖酶、土壤脱氢酶和土壤呼吸分别只在苗期（苏抗103〉苏棉12,增幅为25．5％）、花铃期（苏抗103〉苏棉12,增幅为21．6％）、花铃期（苏抗103〉苏棉12,增幅为36．1％）存在显著差异;土壤磷酸酶在花铃期和吐絮期活性显著下降（降幅分别为22．1％和32．9％）。     

高温胁迫对Bt棉铃壳中Bt蛋白含量及氮代谢的影响

以Bt基因来源于中国的棉花品种泗抗1 号(常规种)、泗抗3 号(杂交种)和来源于美国的棉花品种99B(常规棉)、岱杂1 号(杂交棉)为材料,研究了不同高温水平下Bt 棉盛铃期铃壳中Bt 蛋白含量变化及氮代谢生理特征.结果表明: 铃壳中Bt 蛋白含量随温度升高而降低,与对照相比(32 ℃),常规棉品种在38 ℃、杂交棉品种在40 ℃以上时,铃壳中Bt 蛋白含量大幅度下降.其中,常规种泗抗1号和99B在38 ℃时分别下降53.0%和69.5%;杂交种泗抗3号和岱杂1号在40 ℃时下降64.8%和54.1%.铃壳Bt 杀虫蛋白含量下降显著时,其可溶性蛋白含量明显下降,游离氨基酸含量明显提高,GPT活性显著下降,蛋白酶活性显著增加.高温影响铃壳的氮代谢引起Bt蛋白的分解加剧,合成减弱,从而造成Bt蛋白含量减少,抗虫性下降.     

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．     

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.     

Possible incompatibility between transgenic cottons and parasitoids

Abstract  We investigated the rates of egg and larval parasitism in transgenic and non-transgenic, conventional cottons. Sentinel eggs and larvae of the cotton bollworm, CBW, Helicoverpa armigera Hübner, were released and collected at regular intervals across the cotton growing season, and the relationship between parasitism and different cotton cultivars determined. Egg and larval parasitism were significantly lower in the transgenic cottons than in the non-transgenic conventional cottons. The egg parasitoid recovered was Trichogramma confusum Viggiani and the predominant larval parasitoids were Campoletis chlorideae Uchida and Meteorus pulchriconis (Wesmael). Our studies indicate a potential negative interaction between transgenic cottons and parasitoids of CBW but need to be interpreted with caution because no within-year replication was used and treatments were not spatially randomised across years.     

取食不同品种棉花的棉蚜对龟纹瓢虫功能反应的影响

本文以GK12、33B和SGK3213种转基因棉和对应的3种常规棉泗棉3号、33及石远321为材料,通过室内测定,研究了取食转基因棉的棉蚜却h／sgossypiiGlover对龟纹瓢虫Propylaea japonica Thunberg1—4龄幼虫功能反应的影响。结果指出,龟纹瓢虫对来自转基因棉田蚜虫的捕食量大多高于常规棉田,且捕食量随猎物密度的增加而增大。在1、2龄幼虫期,龟纹瓢虫取食转双价基因棉田蚜虫的数量多高于取食转单价基因棉田的蚜虫数量,但是在3、4龄幼虫时,龟纹瓢虫取食转双价棉田蚜虫的数量多低于取食转单价棉田的蚜虫数量。龟纹瓢虫对来自转基因棉田棉蚜的捕食功能反应符合HollingII型。龟纹瓢虫1龄幼虫取食GK12和SGK3212个转基因棉田蚜虫的最大日捕食量大于对照,处理时间短于对照;龟纹瓢虫P．japonica2、3龄幼虫取食33B和SGK3212个转基因棉田蚜虫A．gossypii的日最大捕食量大于对照,处理时间短于对照;4龄时取食转基因棉田蚜虫的数量都大于对照,处理时间均短于对照,其中取食转双价基因棉SGK321棉田蚜虫的日最大捕食量小于取食单伊棉田蚜虫的日最大捕食量。     

转Bt基因棉花杀虫晶体蛋白的表达及光合特性的研究

转Bt基因棉花(GK、ZK)及非Bt基因棉花(CZ)杀虫晶体蛋白表达及光合特性的研究表明,杀虫晶体蛋白在转Bt基因棉花GK与ZK中的表达总量及在各器官中的分配均有所不同．转Bt基因棉花叶片的净光合速率的光响应与常规棉有所不同．转Bt基因棉花GK与ZK叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率的日变化有明显的不同,而胞间二氧化碳浓度、气孔限制值、叶温的日变化趋势则基本一致．胞间二氧化碳浓度的日平均值在两转Bt基因棉花间的差异达显著水平,而其它各指标在不同处理间的差异均未达显著．     

Tri-trophic interactions between Bt cotton, the herbivore Aphis gossypii Glover (Homoptera: Aphididae), and the predator Chrysopa pallens (Rambur) (Neuroptera: Chrysopidae)

Tri-trophic impacts of transgenic Bacillus thuringiensis (Bt) cotton GK12 and NuCOTN 99B were studied using a predator, the great lacewing Chrysopa pallens (Rambur), and its prey, the cotton aphid Aphis gossypii Glover, in laboratory feeding experiments. The parental nontransgenic cotton cultivar of GK12 was used as control. The predator was fed with uniform (aphids from a single cultivar) or mixed prey (aphids from the three cotton cultivars provided on alternate days). Mortality and development of the immature stages, pupal body mass, adult sex ratio, fecundity, and egg viability of C. pallens were measured. When fed GK12-originated aphid prey, pupal body mass of C. pallens was significantly higher than that of the control, more females emerged, and these females laid significantly more eggs. Other parameters were not impacted. Females emerging from larvae maintained on NuCOTN 99B-originated prey laid fewer eggs than those maintained on GK12. Other measurements did not differ significantly between the two Bt cotton cultivars. Compared with the control, mixed feeding significantly prolonged pupal development time and increased pupal body mass and percentage of females but did not affect other parameters. These results indicate that C. pallens is sensitive to aphid prey from different cotton cultivars. Transgenic Bt cotton GK12-originated aphid prey has no adverse impact on survival, development, and fecundity of C. pallens. Between the two Bt cotton cultivars, NuCOTN 99B-originated aphid prey provided to C. pallens in the larval stage may lower female fecundity. Mixed feeding of C. pallens with the two Bt cotton-originated prey and non-Bt prey may have some adverse impacts on pupal development.     

外源基因导入对棉花烟粉虱种群的影响

以转基因棉花和对应的常规棉花亲本为材料,探讨外源基因导入对棉花烟粉虱Bemisia tabaci(Gennadius)种群的影响。结果表明,在转基因棉花GK12、33B、SGK上,烟粉虱从卵发育到成虫羽化的历期分别为15.56、15.35和15.25 d,较对应的常规棉亲本SM3(19.38 d)、33(20.81 d)、SY321(18.76 d)分别短24.55%、26.23%、18.71%;GK12和33B棉花上烟粉虱的存活率(69.16%)分别较对应的常规棉亲本SM3(54.76%)和33(64.91%)高26.29%和12.81%,而SGK(63.21%)上烟粉虱的存活率与对应的常规棉亲本SY321(62.61%)之间差异不显著;烟粉虱在GK12(84.00)和33B(77.25)上的产卵量分别较SM3(62.25)、33(70.00)高34.93%和10.35%,但SGK和SY321之间差异不显著;在转基因棉花GK12、33B、SGK上,烟粉虱的雌雄性比分别比对应的常规棉亲本高26.71%、46.23%和19.17%。结果表明,外源基因导入后,有助于烟粉虱的发育,提高了烟粉虱的产卵量和雌雄性比,从而促进了烟粉虱种群的上升。     

取食转Bt基因棉花上的棉蚜对丽草蛉发育和繁殖的影响

为明确转Bt基因抗虫棉对捕食性天敌的生态效应 ,比较了 2种转Bt基因抗虫棉 (GK-1 2和新棉99B)和 1种常规棉上的棉蚜Chrysopaformosa对丽草蛉Aphisgossypii发育和繁殖的影响。结果表明 ,(1 )与取食常规棉泗棉 3号上棉蚜的对照相比 ,取食转Bt基因抗虫棉GK- 1 2上棉蚜的第 1代和第 2代丽草蛉 ,其幼虫期和茧期的死亡率、幼虫和茧的发育历期、茧重及成虫性比等均与对照无显著差异 ;但第 1代成虫的产卵量减少了 2 88 0粒 ,与对照差异显著 (P <0 . 0 1 ) ;第 2代成虫所产卵的孵化率为 64. 0 % ,显著低于对照的 77. 7% (P <0 0 1 )。 (2 ) 2个品种的Bt棉对丽草蛉发育和繁殖的影响也略有差异。与取食GK 1 2上棉蚜的个体相比 ,取食新棉 99B上蚜虫的第 1代丽草蛉 ,其幼虫发育历期缩短了 0 . 6d(P <0 0 1 ) ,茧期缩短了 0 . 7d(P <0 . 0 1 ) ,茧重降低了 1 . 2mg(P <0 .0 1 ) ,幼虫期和茧期的死亡率、茧重以及成虫性比等则无显著差异 ;雌成虫产卵前期、产卵期、产卵量和寿命等繁殖学特性也无显著差异 ,但其成虫所产卵的孵化率为 65. 0 % ,显著低于取食GK- 1 2上棉蚜的处理 (72 . 7% ,P <0. 0 1 )。分别取食 2种Bt棉上的棉蚜 ,对第 2代丽草蛉的发育和繁殖的影响差异则较小。