转Bt基因抗虫棉田棉铃虫消长律及危害特点

通过对转Ｂｔ基因抗虫棉田棉铃虫的系统６调查研究表明,（１）转Ｂｔ基因抗虫棉对棉铃虫蛾、卵无抗性表现,田间落卵量与常规棉田无明显差异,相反,二代棉虫百株累计卵量倒比常规棉处理区增加了２１６～２７４粒,增长幅度为３０～３８％,（２）转Ｂｔ基因抗虫棉对二代棉铃虫幼虫的抗性制作强,基本不用进行药剂防治,但对三代棉虫幼虫的抗性控制效果明显处降,田间３龄以上幼虫平均均２０～４０头／百株,多者达６０头以上,仍需     

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。     

盐城棉区棉铃虫田间种群对Bt蛋白的抗性基因频率

【背景】转Bt基因抗虫棉已经在我国进行了近20年的大规模商业化种植,产生了显著的经济和环境效益。但是,靶标害虫棉铃虫的抗性是转Bt基因抗虫棉产业健康发展所面临的最大问题,而抗性监测是解决这一问题的必要管理措施。盐城市是江苏省转基因抗虫棉的主产区,但有关该地区棉铃虫对转Bt基因抗虫棉的抗性基因频率未见报道。【方法】于2012年在盐城三龙镇和东台镇棉区采集田间棉铃虫种群,检测了初孵幼虫对花铃期转Bt基因抗虫棉中30幼嫩叶片的敏感性,用区分剂量法检测了2龄幼虫对Bt蛋白的抗性基因频率。【结果】取食转Bt基因抗虫棉叶片后,棉铃虫初孵幼虫在9 d内全部死亡;三龙镇和东台镇棉铃虫2龄幼虫对Bt蛋白的抗性基因频率分别为7.6×10-3和6.9×10-3。【结论与意义】目前,盐城棉区的棉铃虫对转Bt基因抗虫棉仍保持很高的敏感性,棉铃虫种群对Bt蛋白的抗性基因频率没有发生显著变化,但仍需持续监测。     

转Bt基因棉花国抗62对棉铃虫生长发育的影响及田间抗虫效果

为了明确新疆第一个自主转Bt基因棉花品种国抗62对棉铃虫Helicoverpa armigera生长发育影响及田间抗虫效果,2005年进行了室内生物测定和田间小区试验。在室内以国抗62（转Cry1Ac基因棉花）和中棉35（对照常规棉花）的叶片饲喂棉铃虫幼虫,从幼虫发育历期、体重、存活率、化蛹等方面,分析了棉铃虫生长发育动态。结果表明,国抗62对棉铃虫生长发育的抑制作用非常显著。与对照相比,取食国抗62的棉铃虫幼虫1～6龄龄期分别延长了1.0,7.8,8.2,17.8,20.3和＞21.3天;幼虫发育到6龄时存活率仅为2.6%,最终无一化蛹,而对照幼虫发育到6龄时存活率为91.8%,最终化蛹率为89.8%。田间小区调查结果显示国抗62对第2代棉铃虫有非常好的抗虫效果：两个品种棉田棉铃虫落卵量无显著差异,但国抗62棉田比对照棉田虫口数量降低85.7%,顶尖被害率降低94.4%,蕾铃被害率降低95.1%,差异达到显著和极显著水平。但国抗62对第3代棉铃虫的田间抗虫效果欠佳。棉铃虫在新疆棉田以第2代为害为主,因此,国抗62能够起到有效的控制作用。     

F1代法监测田间棉铃虫对转Bt基因棉的抗性

采用表达单价Cry1Ac毒素的转Bt基因棉棉叶喂饲法比较了棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)抗、感亲本及正反交后代在Bt棉上5 d的发育速率,确定棉铃虫在Bt棉上5 d发育到2龄中期以上、体重≥0.6 mg的个体作为判别抗性纯合子的标准。2006年采用F₁代法在室内用Bt棉叶喂饲法检测河北省邱县Bt棉田棉铃虫对Bt棉的抗性等位基因频率。结果表明,127头田间雄虫中24头携带抗性基因,估测抗性等位基因频率为0.94（95%CI：0.044～0.145）,该值为在国内首次检测到的高抗性等位基因频率。该地区长期大面积种植转单价Bt棉和缺少非Bt棉作为有效庇护区导致田间抗性快速进化,需要尽快采取有效的抗性治理策略。本文还讨论了影响大田产生抗性的因素以及田间存在的抗性风险等。     

人工释放赤眼蜂对棉铃虫的防治作用及相关生态效应

1998～2000年在河北省南皮县棉区转Bt基因棉田及常规棉田中设置4种不同的组合处理,通过释放螟黄赤眼蜂控制棉铃虫的方法,减少化学农药的使用,达到提升和增强自然生物控制力的生态效应;并以不采取任何防治措施的常规棉田为常规棉对照田。研究表明：（1）转基因棉和常规棉棉田中自然寄生率随棉铃虫世代的增加而逐渐升高,2、3和4代棉铃虫卵被寄生率范围分别为13.3%～14.3%、26.7%～28.2%和60.8%～61.4%。（2）棉铃虫2代期,在常规棉综防田释放赤眼蜂2次,其寄生率为46.4%, 比未释放赤眼蜂的转基因棉棉田和常规棉对照田提高33.1%和32.1%; 3代期,转基因棉棉田释放赤眼蜂1次,其寄生率与常规棉综防田释放4次的效果相当,分别为73.7%和68.1%;但与转基因棉不放蜂田、常规棉化防田及对照田相比,分别提高45.5%、61. 8%和47.0%;4代期,无论放蜂与否,各处理棉田中的寄生率除化防田外（52.1%）均在60%以上。（3）常规棉化防田棉铃虫2代和3代期,分别使用农药2和3次,其自然寄生率分别为5.5%和11.9%,与对照田相比,分别降低8.8%和14.8%;与常规棉综防田相比,分别降低40.9%和56.2%;释放赤眼蜂的效果与施药时间有关,放蜂后1天内施药,寄生率仅为12.5%,施药后2天放蜂,寄生率达45.6%。（4）转基因棉棉田棉铃虫累计数和百株蕾铃被害数比常规棉综防田分别减少74.8%和73.8%,捕食性天敌增加63.0%;放蜂Bt棉田比不放蜂Bt棉田棉铃虫累计数、百株蕾铃被害数分别减少61.8%和33.3%;常规棉综防田棉铃虫累计数、百株蕾铃被害数、农药使用量比化防棉田分别减少29.7%、43.4%和60.0%,捕食性天敌数量增加63.0%。（5）转基因棉田和综防棉田的益害比（捕食性天敌/植食性害虫）分别为0.47∶1和0.30∶1, 而化防棉田为0.24∶1。上述结果表明释放赤眼蜂可弥补抗虫棉后期抗性减弱的不足,增加田间自然天敌的数量,提高对棉田害虫的自然控害功能。     

转Bt/CpTI基因棉花抗虫性鉴定与筛选

以国内育成和国外引进的52个转Bt/CpTI基因棉花品种(系)为材料,在河北农业大学棉花育种圃种植,采用室内生物鉴定方法,研究供试转基因棉花的棉铃虫抗性和甜菜夜蛾抗性,并进行抗虫性筛选.结果表明:国内育成的品种(系)在棉田二代棉铃虫危害期对棉铃虫的抗性不低于国外引进的品种(系);在三代棉铃虫危害期对棉铃虫的抗性,国内育成的品种(系)还略高于国外引进品种.新棉33B对甜菜夜蛾表现高抗,其他品种抗性一般.转Bt和CpTI的双价抗虫棉对甜菜夜蛾幼虫的抗性不高.根据供试品种(系)的抗虫性鉴定结果,筛选出SGK321等15个在二代、三代棉铃虫危害期对棉铃虫表现高抗的品种(系)和兼抗棉铃虫、甜菜夜蛾的新棉33B.     

转CpTI-Bt基因棉和转Bt基因棉对棉铃虫幼虫存活、生长及营养利用的影响

2000年7月中旬和8月中旬, 分别测定了采自田间的转CpTI-Bt基因双价抗虫棉（SGK321, 以下简称CpTI-Bt棉）和转Bt基因抗虫棉（中30,以下简称Bt棉）对棉铃虫Helicoverpa armigera幼虫存活、生长的影响。结果表明：7月中旬两种转基因抗虫棉抗虫效果均较好,尤其是CpTI-Bt棉棉叶和花瓣对4龄幼虫3天内致死率为92%以上;8月中旬两种转基因棉的抗虫活性均明显降低,且Bt棉的杀虫活性显著低于CpTI-Bt棉,其幼虫死亡率与对照受体棉中16的死亡率之间无显著差异,仅显著抑制了幼虫的生长;石远321(SGK321受体品系)的花瓣具有一定的抗虫活性,可显著降低取食幼虫的体重,甚至造成部分幼虫死亡; CpTI-Bt棉中,花瓣和棉叶的抗虫性明显高于蕾和铃心。对5龄幼虫取食棉铃1日后的营养指标测定结果显示： 两种转基因抗虫棉处理的幼虫相对生长率和相对取食量均显著低于石远321,但两者之间无显著差异; CpTI-Bt棉处理的幼虫近似消化率显著低于石远321和Bt棉,但其食物利用率显著高于石远321和Bt棉。     

棉铃虫对转Bt基因棉的抗性筛选及遗传方式的研究

通过室内筛选获得了棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)对转Bt基因棉的抗性种群,并在此基础上进行了抗性遗传方式的研究。试验结果表明：经16代筛选,棉铃虫对转Bt基因棉的抗性倍数上升到43.3倍。筛选过程中,棉铃虫7日龄幼虫的体重和成虫羽化率变化明显,被选为确定筛选剂量的标准。敏感与抗性棉铃虫杂交,正交、反交的显性度都小于0、杂交过程中雌雄性比基本接近1∶1、假设抗性基因为单基因时的χ²值较低,因此,初步认为棉铃虫对转Bt基因棉的抗性是常染色体单基因控制的不完全隐性遗传。     

棉铃虫对转Bt基因棉花的行为反应

棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)是转Bt基因棉花(Bt棉)最重要的靶标害虫之一。害虫对Bt棉的抗性问题是Bt棉产业持续健康发展的最主要威胁。规避行为可以减少害虫与Bt棉的接触而降低生理抗性选择压力。在本研究中,通过比较棉铃虫对Bt棉与常规棉的行为反应评估了棉铃虫对Bt棉的行为规避能力。产卵选择结果显示,棉铃虫成虫在Bt棉上的落卵量显著低于常规棉。幼虫实验结果显示,棉铃虫初孵幼虫在Bt棉植株上的居留时间显著短于在常规棉上的居留时间。无选择条件下,1龄幼虫在对Bt棉叶的取食空洞数以及总取食量均显著低于常规棉叶。综合以上的结果,认为棉铃虫对Bt棉具有一定的行为规避能力,这可能是延缓棉铃虫对Bt棉产生抗性的因素之一。本研究能够帮助有效地预测靶标害虫对Bt作物的抗性风险。     

华北地区棉铃虫对转Bt基因抗虫棉抗性适应的模拟模型

通过对华北地区耕作制度和生态系统的了解,在充分考虑种群遗传学、生物学和人为操纵因子等三大因素的基础上,建立了一个预测棉铃虫对转Bt基因抗虫棉抗性适应的模拟模型。在华北地区典型的耕作制度下,如果所有棉田均为Bt棉,则Bt棉的预期寿命为7年;如果只有春播棉为Bt棉(约占棉田总面积的70%),则其寿命为10年。模型的灵敏度分析表明, Bt棉的使用寿命随抗性基因的显性度、初始抗性频率、Bt棉所占比例等因素的增长而迅速缩短。当Bt棉表达的杀虫蛋白量恰好全部杀死敏感基因型(G_SG_S)个体时,Bt棉的预期寿命最短。由于国外采用的“高剂量/庇护所”抗性治理策略不适用于棉铃虫及华北棉区的耕作制度,我国需要加强对其它抗性治理措施(如转双基因抗虫棉)的研究与应用。     

转Cry1Ac+Cry2Ab棉对棉铃虫的控制作用及对天敌捕食烟粉虱功能反应的影响

文章以转Cry1Ac基因棉(中棉所41)和常规棉(中棉所49)为对照,研究了转Cry1Ac+Cry2Ab基因棉(639020)在棉花生长的关键时期——蕾期(二代棉铃虫发生期)、花期(三代棉铃虫发生期)和花铃期(四代棉铃虫发生期)对棉铃虫的控制作用,同时研究了639020棉田主要捕食性天敌(中华草蛉幼虫、龟纹瓢虫、小花蝽和草间小黑蛛)对烟粉虱的捕食功能,明确了639020棉花在生长的关键时期对棉铃虫的控制效果及对棉田主要捕食性天敌捕食功能反应的影响。结果表明,639020棉花对二代和三代棉铃虫具有良好的控制作用,抗虫性分别比中棉所41提高了52.85%和16.22%,其中前者差异达显著水平,后者差异不显著。在棉花蕾期、花期和花铃期,639020棉田棉铃虫落卵量都比中棉所41棉田和中棉所49棉田低(除二代棉铃虫发生期);棉铃虫幼虫数量都极显著低于常规棉,且都低于防治指标,但与中棉所41棉田无显著差异。639020棉田中华草蛉、龟纹瓢虫、小花蝽和草间小黑蛛对烟粉虱的捕食功能与中棉所41棉田和常规棉田相比无显著变化。研究结果以期为新型转基因棉花环境安全性研究及其外源基因的抗虫遗传效应和生产应用前景进行安全性评价。     

转Bt基因抗虫棉对棉铃虫拒食作用及其机理研究

转Bt基因抗虫棉对 3 ,4,5龄棉铃虫幼虫的抗性表现形式为拒食作用 ,且随幼虫龄期的增加拒食作用明显降低 ,其中对 5龄幼虫的拒食作用很低。取食Bt棉后 ,3 ,4,5龄棉铃虫幼虫中肠消化酶比活力均较对照有所减退 ,且随幼虫龄期的增加减退率明显降低 ,其中对 5龄幼虫减退率最低。由此 ,解释了Bt棉对 3龄及 3龄以上棉铃虫幼虫抗性表现形式、抗性随不同幼虫龄期的差异性 ,及其抗性差异性的消化机理。     

转Bt基因棉花对棉铃虫不同龄期幼虫的杀虫活性和抑制生长作用

以我国培育的转Bt基因棉花(简称Bt棉)为材料,系统测定了Bt棉叶片对棉铃虫 Helicoverpa armigera(Hubner)不同龄期幼虫的杀虫活性和抑制生长的作用。结果表明,Bt棉的杀虫活性随着龄期的增大而趋于降低,其中处理3d只对1龄幼虫有较高效果;从1～4龄开始连续取食Bt棉后均不能化蛹,5龄幼虫则能正常化蛹。3龄幼虫取食Bt棉叶3d后的体重与初始体重之比为0.94,而取食常规棉叶的相应比值为5.48,对幼虫生长的抑制作用明显。在28℃条件下用Bt棉饲养棉铃虫1～3龄幼虫3d,对幼虫的致死率显著高于25℃处理,对3龄幼虫抑制生长的作用也显著提高。研究结果可为确定棉铃虫对Bt棉的抗性监测与治理技术以及Bt棉的田间应用技术提供依据。     

四代棉铃虫卵、幼虫在棉株上的分布调查

1994～1996年,笔者结合棉铃虫的系统观察,调查了四代棉铃虫卵及低龄幼虫在棉株上的分布,并初步探讨了其在测报和防治上的应用。1方法1994年选定2块长势较好的棉田,每块田定2个点计50株棉花,从四代棉铃虫产卵开始日起逐日系统调查棉株各部位卵量。另外每块田定两个点逐日系统观察低龄幼虫的分布位置,调查方法同卵。1995～1996年分别在一、二、三类棉田及不用药棉田定50株棉花,从四代棉铃虫开始产卵起逐日观察记载卵的分布位置。2结果分析2．1棉铃虫卵和幼虫在棉株上的空间分市棉铃虫卵在果枝垂直方向上,从上至下递减,主要集中在顶部…     

棉铃虫田间种群Bt毒素Cry1Ac抗性基因频率的估算

采用改进的F₁筛查法检测了2005年采自华北地区的棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)田间种群对Bt毒素Cry1Ac的抗性基因频率。2005年从河南安阳和河北沧县转Bt基因抗虫棉上采集二代棉铃虫卵,在室内用人工饲料饲养至2龄幼虫,用1 μg/cm² 的Cry1Ac活化毒素进行初筛,将初筛存活成虫与室内筛选的GYBT抗性品系成虫进行单对杂交,并用区分剂量(2.5 μg/cm²)对F₁代进行检测。经检测,2005年河南安阳棉铃虫种群和河北沧县棉 铃虫种群对Cry1Ac抗性基因频率基本一致,分别为1.4×10^-3和1.5×10^-3。用毒素涂表法测定了2004、2005年采自河南安阳、河北高阳、河北沧县、新疆阿克苏和新疆沙湾棉铃虫田间种群对Cry1Ac活化毒素的敏感性水平,结果表明华北棉区与新疆内陆棉区棉铃虫种群对Cry1Ac的敏感性存在一定的地区性差异（<8倍）。总体上,我国华北棉区棉铃虫种群对Cry1Ac还未产生明显抗性,抗性基因频率处于正常水平。棉铃虫对转Bt基因抗虫棉的抗性风险依然存在,需要尽快启动全国性的早期抗性检测和预警工作。     

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。     

转基因棉花主要靶标害虫的抗性发展及抗性治理策略研究

转基因棉花的大面积种植有效的控制了棉铃虫Helicoverpa armigera、红铃虫Pectinophora gossypiella 等靶标害虫的危害,然而抗性监测结果显示,转Bt基因棉田的棉铃虫耐受性正逐年提高,抗性问题已成为影响持续利用转Bt基因棉花的主要因素,发展新的转基因棉花势在必行.新的基因或蛋白的选择应以对靶标害虫高效、不易产生抗性,且与现在广泛应用的基因或蛋白无交互抗性为原则.本文综述了转Bt基因棉花的主要靶标害虫对Bt抗性的研究进展,及其与新抗虫转基因棉花的关系,并讨论了抗性治理策略的发展历程.     

不同类型棉田棉铃虫天敌功能团的组成及时空动态

比较分析Bt基因棉棉田、常规棉综防棉田棉玲虫天敌功能团的组成、数量、时空和多样性的发生动态。主要结果为：Bt棉田比常规棉综防棉田和化防棉田天敌种类分别增加16.3%和54.1%;百株累计捕食性在敌数量分别增加52.8%和176.3%,棉铃虫幼虫寄生蜂数量分别降低42.9%和52.9%;天敌功能团多样性分别增加10.1%和24.1%。常规棉棉田二代、三代棉铃虫幼虫寄生率分别为11.1%－65.0%和4.1%-66.2%,Bt棉田为0.0%-5.0％。就不同类型天敌功能团来说,Bt棉田瓢虫和草蛉的数量比综防棉田分别减少8.4%和5.8%,比化防棉田分别增加34.1%和206.3%;Bt棉田食虫蝽和蜘蛛的数量比综防棉田分别增加180.6%和71.2%,比化防棉田分别增加329.1%和483.7%。棉铃虫捕食性天敌空间生态位发生动态在各类棉田相似。分析认为：Bt棉田有利于保护瓢虫和草蛉,有利于食虫蝽类和蜘蛛类天敌的增殖;Bt棉田棉铃虫天敌群落依次比常规棉综防棉田和化防棉田稳定。不同时期、不同类型棉田的棉铃虫天敌功能团数量和所起的作用不同。6月下旬棉铃虫捕食性天敌控制作用存在“空缺”,7月下旬化防棉田出现天敌控制“空缺”。不同时期捕食性天敌功能团恢复能力有差异。6月底－7月初天敌恢复能力最强,7月下旬,天敌恢复能力最弱。天敌功能团中,瓢虫恢复能力最强,食虫蝽类和蜘蛛类天敌次之。     

棉铃虫对Bt生物农药早期抗性及与转Bt基因棉抗虫性的关系

用饲料感染法建立了棉铃虫Helicoverpa rmigera(Hubmer)敏感品系(SUS1)对Bt生物农药的敏感毒力基线和区分剂量,1995年测定了五省六县棉铃虫初孵幼虫对Bt生物农药的敏感性,结果表明：山东阳谷、河北邯郸、河南新乡、安徽萧县及江苏丰县棉铃虫已产生早期抗性,抗性个体百分率为5%～10%,与敏感品系相比,LC₅₀值稍有增加,但斜率b值明显变小;而江苏东台棉铃虫仍属敏感。这是国内外首次诊测到棉铃虫对Bt生物农药抗性。用棉叶喂饲法测定比较了转Bt基因棉花品系对不同种群棉铃虫的抗虫性效果,结果表明：用早期抗性的阳谷和新乡棉铃虫初孵幼虫接虫5d后平均死亡率较敏感品系下降16%～29%,说明棉铃虫对Bt农药与转Bt生物基因棉花品系间存在交互抗性。还讨论了Bt农药的抗性治理对策。