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。     

转RRM2基因棉生长势和产量及对棉田节肢动物群落的影响

为了评估新型转基因棉花的育种价值, 评价其对棉田生态环境安全性的影响, 2012-2013年连续2年以新型转RRM2基因棉花(Gossypium hirsutum)为材料, 以其亲本‘中棉所12’为对照, 系统研究了棉田节肢动物群落的结构与组成、群落特征参数及其季节性动态变化, 同时结合气候条件分析比较了转基因棉花和非转基因棉花的生长势和产量构成因素。结果表明: 相同年份新型转RRM2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、多样性指数、均匀度指数、优势集中性指数及棉花生长期相对丰度动态变化均与对照无显著差异; 与2012年相比, 2013年转基因棉田和非转基因棉田节肢动物群落、棉花生长及产量构成因素的各项指标总体上呈下降趋势; 转基因棉田和非转基因棉田优势天敌功能团动态均滞后于优势害虫功能团, 因此棉花生长前期应适时防治棉花害虫。     

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。     

化学防治对不同类型棉田害虫和捕食性天敌群落多样性的影响

分析比较了化学防治对8种不同类型棉田害虫、捕食性天敌群落多样性的影响。研究结果表明,化学防治对棉田害虫、捕食性天敌群落的多样性指数、均匀性指数、丰富度及个体数的变化有较大的影响,尤其对捕食性天敌群落的影响显著。但这种作用依不同类型棉田或棉花不同生育阶段而异：化学防治对套作棉田害虫、捕食性天敌群落的影响较小,而对单作棉田和豆间棉棉田害虫、捕食性天敌群落的影响较大;晚播棉田害虫与捕食性天敌群落较早播棉田受化学防治的影响更大;化学防治对免耕棉田害虫、天敌群落的影响更大,非免耕棉田害虫、捕食性天敌群落受其干扰较小;春套棉边害虫、捕食性天敌群落与其它棉田类型相比,受化学防治的影响较少;棉花害虫在棉花生育前期对化学防治较棉花生育后期敏感,而捕食性天敌在棉花整个生育期均对化学防治敏感。     

麦套夏播转Bt基因棉R93-6对昆虫群落的影响

以转Bt(Bacillusthuringiensis)基因棉品系R93-6为试验材料,以中棉所16号为对照,研究了在麦套夏播条件下转基因棉对昆虫群落的影响。结果表明,转基因棉田昆虫群落、害虫和天敌亚群落的多样性指数和均匀度指数均低于常规棉田,而优势集中性则高于常规棉田,所以转基因棉田昆虫群落、害虫和天敌亚群落的稳定性不如常规棉田,某种害虫大发生的可能性较大。对季节性变化格局的研究表明,转基因棉田昆虫群落可以划分为前期(6月初至7月下旬)、中期(7月底至8月底)和后期(9月份以后)三个发展阶段,根据不同阶段害虫和天敌发生的特点, 提出了害虫综合治理的策略。即前期害虫的防治应以生物生态调控为主;中期以化学防治为主,以生物生态调控为辅,协调好生物防治和化学防治的矛盾;后期应以生物生态调控为主,并加强农业防治。     

淮北棉田节肢动物的群落结构

应用多样性指数、均匀性指数、优势度、排序和聚类分析的方法研究了不同时期淮北棉田节肢动物的群落结构。结果表明 ,棉花生长前期优势种不突出 ,多样性指数、均匀性指数均较大 ,后期棉蚜发生量大 ,优势度高 ,多样性指数和均匀性指数降低。发生种类和数量与棉花生育期密切相关 ,棉花苗期害虫及天敌数量较少 ,花铃期较丰富     

棉田节肢动物群落的数量与能流量多样性特征分析

根据香农－维纳信息多样性指数的定义,提出了能流量多样性指数的计算公式,并以此分析了棉田生态系统中节肢动物群落特征。结果表明：害虫与天敌群落的能流量多样性指数比数量多样性指数变化更为敏感,更能反映害虫与天敌的群落特征。作者认为,这是一个比较好的多样性测定指标。     

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。     

转Bt基因棉田节肢动物群落营养层及优势功能团的组成与变化

1998年在河北南皮棉区转Bt基因棉棉田和常规棉综防田的生物群落变化的研究表明,与常规棉综防田相比,转Bt基因棉棉田的节肢动物种类增加30.7%,功能团多样性增加66.9%,天敌类和中性节肢动物类的丰富度分别增加97.6%和158.0%,害虫类的丰富度减少45.7%。就功能团的种群数量来看,主要害虫棉铃虫、蚜虫和蓟马种群数量分别减少98.9%、69.0%和72.6%;而次要害虫害蝽、粉虱、叶蝉类昆虫的种群数量分别增加了2.2、3.2和14.8倍,棉花生长中期,转Bt基因棉棉田中的基位物种丰富度大于中位和顶位物种;常规棉田中的差异则更大,出现天敌控制“空缺”。综合分析表明,转Bt基因棉棉田生态系统比常规棉综防田稳定;转Bt基因棉棉田的中性节肢动物和次要害虫在害虫－天敌的营养链中起到了重要的调控作用。     

棉花转基因技术和转基因棉花

概述了棉花转基因育种技术和转基因抗虫棉、转抗除草剂基因棉花、转抗病基因棉花、转品质改良基因棉花及天然彩色棉花等的研究概况。     

不同棉花品种对棉盲蝽的抗性鉴定

随着转基因棉花在中国的大面积推广,棉盲蝽逐渐成为我国棉花生产中重要的害虫之一。我国对棉盲蝽研究基础比较薄弱,棉盲蝽的综合治理工作迫在眉睫。本实验通过田间调查,系统研究了棉盲蝽在不同时期对美中棉、荆7516-1、皖棉小黄花、海7124、SGK321、N73DelpatineF0、棕絮×浅绿红叶鸡脚叶棕絮和池州红叶棉8个不同棉花品种的为害情况,得到如下结论:皖棉小黄花对棉盲蝽的抗性较高且比较稳定,而N73DeltapineF0、棕絮×浅绿红叶鸡脚棉棕絮这2个棉花品种对棉盲蝽的抗性较低。     

Resistance of different cotton varieties to cotton mirids

随着转基因棉花在中国的大面积推广,棉盲蝽逐渐成为我国棉花生产中重要的害虫之一.我国对棉盲蝽研究基础比较薄弱,棉盲蝽的综合治理工作迫在眉睫.本实验通过田间调查,系统研究了棉盲蝽在不同时期对美中棉、荆7516-1、皖棉小黄花、海7124、SGK321、N73 DelpatineF0、棕絮×浅绿红叶鸡脚叶棕絮和池州红叶棉8个不同棉花品种的为害情况,得到如下结论:皖棉小黄花对棉盲蝽的抗性较高且比较稳定,而N73 DeltapineF0、棕絮×浅绿红叶鸡脚棉棕絮这2个棉花品种对棉盲蝽的抗性较低.     

湖北棉区转Bt基因棉对棉铃虫的控制作用

2000-2001年通过田间系统调查,表明转Bt基因棉（品种为GK19）在湖北江汉平原棉区对棉铃虫抗性稳定。试验设3个处理：转Bt基因棉化防田（使用化学农药控制害虫）、转Bt基因棉自控田（依靠天敌控制害虫）及常规棉对照田（利用综合防治措施控制害虫）。从棉铃虫的第2代到第5代整个发生期内,即使在不进行化学防治的情况下,棉铃虫在Bt棉田的发生量也保持在极低的水平(最高百株虫量为12头)。室内饲养结果表明,转Bt基因棉对棉铃虫的生长发育（幼虫体重、蛹重）有较为明显的影响,使6龄幼虫体重减少25.6%,蛹重减少18.2%。棉铃虫幼虫取食转Bt基因棉组织后,发育迟缓,相对于常规棉喂养的整个发育历期延长17 d,使棉铃虫在田间的危害减少至少一个世代。另外,接虫试验表明,棉铃虫幼虫在常规棉上的取食时间是转Bt基因棉株上的6.1倍,极大地减轻了棉铃虫的危害程度。     

转基因抗棉铃虫抗草甘膦棉花对棉铃虫的抗虫性及对二种地老虎幼虫生长发育的影响

为了明确转Bt Cry1A+CP4EPSPS基因抗棉铃虫抗草甘膦棉花对棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)的抗性水平及对八字地老虎Amathes c-nigrum和黄地老虎Agrotis segetum的影响,作者用转基因棉花和非转基因棉花叶片对棉铃虫、八字地老虎和黄地老虎幼虫进行了室内饲养观察。结果表明,转基因抗棉铃虫抗草甘膦棉花对新疆南部第2代棉铃虫表现为中抗,幼虫校正死亡率为70.4%;棉花叶片在整个生育期均能表达Bt毒蛋白,整个生育期Bt毒蛋白含量呈逐渐降低的趋势。转基因抗棉铃虫抗草甘膦棉花对八字地老虎幼虫有强烈的毒杀作用,可以引起幼虫大量死亡,对存活幼虫的生长发育也有明显的抑制作用,幼虫发育迟缓,不能顺利化蛹;但对黄地老虎幼虫没有明显的影响,幼虫可以正常生长。     

Resistance of transgenic cotton to cotton bollworm and cutworms

为了明确转BtCrylA+CP4EPSPS基因抗棉铃虫抗草甘膦棉花对棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)的抗性水平及对八字地老虎Amathes c-nigrum和黄地老虎Agrotis segetum的影响,作者用转基因棉花和非转基因棉花叶片对棉铃虫、八字地老虎和黄地老虎幼虫进行了室内饲养观察.结果表明,转基因抗棉铃虫抗草甘膦棉花对新疆南部第2代棉铃虫表现为中抗,幼虫校正死亡率为70.4％;棉花叶片在整个生育期均能表达Bt毒蛋白,整个生育期Bt毒蛋白含量呈逐渐降低的趋势.转基因抗棉铃虫抗草甘膦棉花对八字地老虎幼虫有强烈的毒杀作用,可以引起幼虫大量死亡,对存活幼虫的生长发育也有明显的抑制作用,幼虫发育迟缓,不能顺利化蛹;但对黄地老虎幼虫没有明显的影响,幼虫可以正常生长.     

施肥与摘蕾对棉蚜、棉叶蝉种群数量及棉花产量的影响

分析比较了不同施氮水平(0-450kg·hm^-2)与不同摘蕾处理(0-12个·株^-1)对转Bt基因棉花(GK-12)和常规棉花(泗棉3号)的棉蚜、棉叶蝉种群数量以及棉花产量的影响．结果表明,两个品种的棉蚜、棉叶蝉种群数量和有效铃量没有显著性差异。在本实验水平下,施肥和摘蕾与施肥的交互作用对两种棉花的棉蚜数量有显著性的影响,而摘蕾、施肥和两者的交互作用对两种棉花的棉叶蝉数量没有显著影响．在花铃期,施氮肥能增加两种棉花的有效铃数．线性回归分析表明,两种棉花的棉蚜、棉叶蝉的数量与施氮肥量和摘蕾量成正相关关系;有效铃量与施氮肥量呈正相关,与摘蕾量呈负相关．     

转基因棉花对棉铃虫天敌寄生率的影响

采用分期接虫、分期回收法研究常规棉与转基因棉花品种 (系 )上棉铃虫寄生性天敌在不同棉花品种上的寄生作用。结果表明 ,无论是第 2代棉铃虫发生期间还是第 3 ,4代棉铃虫发生期间 ,无论是棉铃虫卵期还是幼虫期 ,转基因棉花品种 (系 )的棉铃虫卵、幼虫寄生率均显著低于常规棉花品种上的寄生率。棉铃虫卵期寄生蜂主要是拟澳洲赤眼蜂 ,幼虫寄生蜂为棉铃虫齿唇姬蜂等。由此看出转基因棉对棉铃虫寄生性天敌存在非亲和性。     

转Bt基因抗虫棉与常规棉中几种同工酶的比较——转基因植物安全性评价生理指标初探

经基因改造的转基因抗虫棉在我国已开始进入大规模商业化应用,对此进行安全性评价是一个十分重要的生态学问题。本文比较了抗虫棉和常规棉中过氧化物酶、多酚氧化酶、酯酶等几种重要同工酶的酶活和酶谱的差异,发现在一定生长期中,抗虫棉的可溶性过氧化物酶活性显著高于常规棉,酯酶的酶活和酶谱在两种棉花中也存在着差异。认为这些差异可能影响抗虫棉的次生代谢,进而导致一些综合的生态学效应,提出植物生理上的改变也是转基因植物安全性评价研究的重要内容。