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。     

转Cry1Ac+CpTI基因棉对棉田害虫及其天敌种群动态的影响

002年在河北省南皮县对转Cry1Ac+CpTI基因棉（SGK321）棉田害虫及其天敌种群动态的研究结果表明,SGK321棉田及其亲本对照棉（石远321）棉田的害虫和捕食性天敌的种类基本相同,但数量差异较大。但在5月23日至9月16日的24次调查中,SGK321棉田的5 种主要害虫棉铃虫、棉蚜、绿盲蝽、棉粉虱、小绿叶蝉的总数量分别较其亲本石远321棉田降低89.5%、64.5%、21.8%、15.6%和33.7%。SGK321棉田龟纹瓢虫和中华草蛉的种群总数量分别比石远321棉田增高34.0%和9.1%,但异色瓢虫、小花蝽、异须盲蝽、蚜茧蜂和蜘蛛类的种群数量分别降低28.6%、6.5%、43.1%、44.7%和14.0%。主要害虫和天敌种群动态的监测表明,棉蚜、小绿叶蝉和棉粉虱的发生高峰期分别为7月中下旬,8月下旬至9月中旬,8月下旬至9月上、中旬。在三者的高峰期内,SGK321棉田的种群数量基本上低于对照田。龟纹瓢虫的发生高峰期为7月上旬到8月上、中旬,且SGK321棉田的种群数量高于对照田。研究表明, SGK321在对棉铃虫具有很好抗性的同时,对棉蚜、棉粉虱、绿盲蝽、小绿叶蝉等非靶标害虫的发生也有一定的抑制作用;SGK321棉田龟纹瓢虫和中华草蛉的种群数量增加,其他主要天敌的数量则有所降低,表明SGK321对某些天敌种类的种群动态存在不利影响。     

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基因棉对非靶标害虫及害虫天敌种群动态的影响

2000～2001年,在湖北棉区系统研究了转Bt基因棉对棉田非靶标害虫及天敌种群动态的影响。试验设三个处理：转Bt化防田（使用化学农药控制害虫）、转Bt自控田（仅依靠田间自然天敌控制害虫）及常规对照棉田（利用综合防治措施控制害虫）。结果表明,在转Bt基因棉田中,除棉蓟马外,其它主要非靶标害虫（主要是刺吸性害虫）的种群发生数量呈明显的上升趋势。2000年棉蚜发生的总计值,化防田和自控田分别比常规对照田增加37.9%和71.4%,2001年则分别增加92.5%和134.9%;2000年朱砂叶螨发生的总计值,化防田和自控田分别比常规对照田增加181.1%和298.3%,2001年则分别增加69.9%和105.0%;转Bt基因棉对于斜纹夜蛾与烟粉虱这两种近几年来对棉花危害有加重趋势的害虫,在大田中没有表现出抗性。天敌的发生种类和数量也都远远高于常规对照棉田,几种主要天敌种群发生的总计值及高峰值都明显高于常规对照棉田。2000年蜘蛛类发生的总计值,化防田和自控田分别比常规对照田增加66.3%和112.1%,2001年则分别增加95.1%和111.7%;2000年龟纹瓢虫发生的总计值,化防田和自控田分别比常规对照田增加140.8%和135.4%,2001年则分别增加67.2%和109.5%;2000年在两块转Bt基因棉田中种群数量较大的大眼蝉长蝽在常规对照棉田的调查过程中没有发现,2001年在对照田中也仅记录到1头。试验表明,充分利用Bt棉田中天敌种类较丰富、种群数量较大的优势而加强生物防治,是湖北棉区转Bt基因棉田综防体系中的一个关键措施。     

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基因棉和转Bt+CpTI双价基因棉对棉田主要害虫及其天敌种群动态的 影响

2002年4～10月,在北京西北旺中国农科院实验园区系统研究了单价转基因棉GK321（CryIAc）和双价转基因棉SGK321CryIAc+CpTI）对棉田主要害虫及其天敌种群动态的影响。试验设三种处理：单价转基因棉田（单价棉田）、双价转基因棉田（双价棉田）和常规对照棉(石远321)田（常规棉田）。在棉花的整个生育期系统调查棉田主要害虫及其天敌的种群数量。结果表明,单、双价棉田棉铃虫的发生数量都显著低于常规棉田;双价棉抗虫性在棉铃虫第2代发生期和单价棉无差异,但第3代发生期双价棉田内棉铃虫幼虫百株累计量比单价棉田减少了36.6%,抗虫性明显优于单价转基因棉。两种转基因棉田内非靶标害虫的发生量明显高于对照棉田的发生量,每种非靶标害虫在双价棉田和单价棉田发生数量多少因种类而异。双价棉田和单价棉田相比,棉蚜、棉叶蝉和棉粉虱的累计发生数量分别减少了33.0%、50.6%和22.7%,前两种差异极显著,后一种差异不显著;棉蓟马和绿盲蝽分别增加了208.9%和18.4%,前者差异显著,后者差异不显著。大多数天敌（包括捕食性和寄生性）在转基因棉田内发生数量显著低于常规棉田的发生数量。双价棉田内的龟纹瓢虫、棉蚜茧蜂和卵形异绒螨比单价棉田分别减少30.4%、42.8%和46.8%,差异均显著;草蛉卵和蜘蛛比单价棉田分别减少20.0%和27.4%,但差异不显著;双价棉田内的中华草蛉和小花蝽分别比单价棉田增加了27.0%和8.9%,前者差异显著,后者差异不显著。所以,单、双价转基因棉相比,对不同天敌的影响差异较大。     

化学杀虫剂对不同类型棉田害虫、天敌种群的影响

研究了化学杀虫剂对6种不同类型棉田的害虫、天敌种群数量及其相互作用的影响。结果表明,化学防治使棉花苗期棉蚜数量下降,但不能抑制中后期棉蚜数量;除豆间棉田外,其他类型棉田化防区棉红蜘蛛和棉铃虫数量低于未防区。化学防治使各类型棉田天敌数量减少,以单作棉田天敌数量减少最明显,间套作棉田天敌数量下降幅度较小;此外,棉田不同天敌种群所受的影响存在一定差异,化学防治对瓢虫、捕食蝽类的影响显著,数量下降剧烈,但蜘蛛类群下降幅度比前两者小。化学防治对棉田害虫与天敌的相互关系的影响随棉田类型或害虫、天敌种类的不同而有所差异。     

边缘效应对棉田害虫和天敌种群的影响

比较了棉田中间棉株与边缘棉株上害虫、天敌的种群动态,分析了边缘效应对棉株-害虫-天敌能量动态的影响。结果表明,棉田边缘棉株上第2代棉铃虫幼虫发生量比其中间棉株高出1．94倍;第3代棉铃虫发生量比棉田中间要低62．12％;第4代棉铃虫比中间棉株高12．5％。棉田边缘棉株上苗蚜发生量比棉田中间要高出1．09倍,伏蚜和秋蚜的数量比棉田中间分别低97．73％和37．70％。棉田边缘棉株上捕食性瓢虫、蝽类、蜘蛛和寄生性天敌的种群数量低于棉田中间的数量,分别为棉田中间的73．81％、35．79％、52．90％和39．11％;棉田边缘棉株上害虫群落多样性高于棉田中间,而天敌群落的多样性低于棉田中间;棉田边缘的光能利用率和生产力比棉田中间的值要高。     

不同管理枣林枣粘虫(Ancylis sativa)天敌功能团的组成及动态

枣粘虫(Ancylis sativa)是枣树主要的食叶和蛀果害虫,为了控制其危害,2004年在太谷地区对4种不同处理枣林的枣粘虫天敌发生与态势进行了系统的调查研究,结果表明种草综合防治枣林枣粘虫天敌昆虫的物种数比种草常规防治枣林、未种草综合防治枣林和未种草常规防治枣林分别增加37.2%、84.4%和118.5不%,个体数分别增加39.2%、91.0%和187.4%,枣粘虫幼虫和蛹的寄生率分别增加46.94%和31.27%、35.21%和21.99%、116.42%和60.33%;综合防治枣林区草蛉类和寄生性天敌类的丰盛度明显大于(P<0.05)化学防治的枣林,而瓢虫类与蜘蛛类则明显小于(P<0.05)化学防治的枣林,食虫蝽类与其它捕食性天敌则是种草枣林区大于未种草枣林区;枣林种草后天敌的恢复与重建速率提高了50%～81%;种草枣林多样性的标准误明显减小,相关性测定表明枣粘虫天敌功能团与物种的优势度、多样性、均匀度的变化趋势较为一致,均极显著(P<0.01)相关.     

不同管理枣林枣粘虫(Ancylis sativa)天敌功能团的组成及动态

枣粘虫(Ancylis sativa)是枣树主要的食叶和蛀果害虫，为了控制其危害，2004年在太谷地区对4种不同处理枣林的枣粘虫天敌发生与态势进行了系统的调查研究，结果表明种草综合防治枣林枣粘虫天敌昆虫的物种数比种草常规防治枣林、未种草综合防治枣林和未种草常规防治枣林分别增加37.2%、84.4%和118.5不%，个体数分别增加39.2%、91.0%和187.4%，枣粘虫幼虫和蛹的寄生率分别增加46.94%和31.27%、35.21%和21.99%、116.42%和60.33%；综合防治枣林区草蛉类和寄生性天敌类的丰盛度明显大于(P<0.05)化学防治的枣林，而瓢虫类与蜘蛛类则明显小于(P<0.05)化学防治的枣林，食虫蝽类与其它捕食性天敌则是种草枣林区大于未种草枣林区；枣林种草后天敌的恢复与重建速率提高了50%~81%；种草枣林多样性的标准误明显减小，相关性测定表明枣粘虫天敌功能团与物种的优势度、多样性、均匀度的变化趋势较为一致，均极显著(P<001)相关。     

Neighbouring crop diversity mediates the effect of Bt cotton on insect community and leaf damage in fields

Effects of large-scale cultivation of transgenic crops on agricultural biodiversity remain unclear, particularly in the context of complex ecological interactions between transgenic crops and other organisms. Here we conducted a comprehensive survey to investigate the number of species, population abundance, community evenness and dominance of insects and weeds as well as leaf damage to weeds in Bt and non-Bt cotton fields at 27 sites across northern China. The role of neighbouring crop diversity around cotton fields in controlling insects and weeds in the cotton fields was also assessed. In addition, we conducted a 3-year field experiment to verify the results of the survey. Weed diversity in Bt and non-Bt cotton fields was similar, but the species number and diversity indices of insects are significantly decreased in Bt fields aligning with reduced leaf damage to broadleaf plant species including cotton as well as crops in neighbouring plots. The leaf damage to Bt and non-Bt cotton negatively associates with the diversity of neighbouring crops in cotton fields. Our study demonstrates the neighbouring crop diversity mediates the effects of Bt crops on agricultural diversity in complex interactions among transgenic crops, in-field weed and insect communities, and neighbouring crops.

     

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。     

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基因棉田节肢动物群落结构特征研究

比较研究了转Bt基因棉--保铃棉、中棉30和常规棉常规防治、常规棉不防治4种类型棉田的节肢动物群落构成及结构.结果表明,保铃棉、中棉30的物种丰富度有一定降低(2.4%～16.3%),个体总量显著减小(71.0%～78.3%).其中植食性亚群落的优势种组成及次序改变,其个体总量降低最多,捕食性和寄生性亚群落的个体总量明显增加.中棉30、保铃棉与常规棉不防治处理群落的相似系数依次最高(0.8243)、次高(0.7320),保铃棉与常规棉常规防治居第三(0.3380),常规棉常规防治与常规棉不防治居第四(0.3128),中棉30与常规棉常规防治最小(0.2665).各处理多样性指数和均匀度值的高低次序为中棉30(分别为2.3712和0.6428)＞常规棉不防治(2.3654和0.6251)＞保铃棉(2.1364和0.5791)＞常规棉常规防治(1.0877和0.2949),优势度次序为常规棉常规防治(0.8726)＞保铃棉(0.3528)＞常规棉不防治(0.1178)＞中棉30(0.1048).转Bt基因棉的害虫防治宜采取与常规棉不同的IPM策略和方法.     

Effects of repeated cultivation of transgenic Bt cotton on functional bacterial populations in rhizosphere soil

The impact of multiple-year (0–5 years) cultivation of transgenic Bacillus thuringiensis (Bt) cotton on the functional bacterial populations in rhizosphere soil was investigated. The transgenic Bt + CpTI cotton line SGK321 and a non-Bt cotton line Shiyuan321 were planted in four fields in which Bt cotton had been continuously cultivated for 0, 1, 3, and 5 years. Rhizosphere soil samples were collected at the seedling, squaring, flower and boll, and boll-opening stages of cotton. Numbers of bacteria involved in nitrogen-fixing, organic phosphate-dissolving, inorganic phosphate-dissolving, and potassium-dissolving were measured with cultivation-dependent approaches. The data presented here showed no consistent statistically significant differences in the numbers of different groups of functional bacteria between rhizosphere soil of Bt and non-Bt cotton in the same field, and no obvious trends in the numbers of the various group of functional bacteria with the increasing duration of Bt cotton cultivation. These studies suggest that multiple-year cultivation of transgenic Bt cotton may not affect the functional bacterial populations in rhizosphere soil.     

Evolution of resistance to transgenic crops: interactions between insect movement and field distribution

The refuge strategy is designed to delay evolution of pest resistance to transgenic crops producing Bacillus thuringiensis Berliner (Bt) toxins. Movement of insects between Bt crops and refuges of non-Bt crops is essential for the refuge strategy because it increases chances that resistant adults mate with susceptible adults from refuges. Conclusions about optimal levels of movement for delaying resistance are not consistent among previous modeling studies. To clarify the effects of movement on resistance evolution, we analyzed simulations of a spatially explicit model based partly on the interaction of pink bollworm, Pectinophora gossypiella (Saunders), with Bt cotton. We examined resistance evolution as a function of insect movement under 12 sets of assumptions about the relative abundance of Bt cotton (50 and 75%), temporal distribution of Bt cotton and refuge fields (fixed, partial rotation, and full rotation), and spatial distribution of fields (random and uniform). The results show that interactions among the relative abundance and distribution of refuges and Bt cotton fields can alter the effects of movement on resistance evolution. The results also suggest that differences in conclusions among previous studies can be explained by differences in assumptions about the relative abundance and distribution of refuges and Bt crop fields. With fixed field locations and all Bt cotton fields adjacent to at least one refuge, resistance evolved slowest with low movement. However, low movement and fixed field locations favored rapid resistance evolution when some Bt crop fields were isolated from refuges. When refuges and Bt cotton fields were rotated to the opposite crop type each year, resistance evolved fastest with low movement. Nonrecessive inheritance of resistance caused rapid resistanceevolution regardless of movement rate. Confirming previous reports, results described here show that resistance can be delayed effectively by fixing field locations and distributing refuges uniformly to ensure that Bt crop fields are not isolated from refuges. However, rotating fields provided better insect control and reduced the need for insecticide sprays.