盐碱旱地转Bt基因抗虫棉田主要害虫及其天敌种群消长动态

【目的】近年来,我国长江流域和黄河流域棉花面积锐减,种植区域向滨海盐碱地或干旱地转移。研究盐碱旱地转基因棉田与非转基因棉田昆虫群落差异,可为盐碱旱地对转基因棉田生物影响和盐碱旱地转基因棉田害虫防治提供理论指导。【方法】在山东东营和河北枣强盐碱干旱地转Bt基因棉田分别设置常规施药田和非施药田,进行了系统的田间昆虫种群消长动态的调查和统计分析。【结果】中轻度盐碱旱地种植转基因棉花对靶标害虫棉铃虫具有较好的控制作用;与非转基因棉花相比,对其他非靶标害虫棉蚜、烟粉虱和盲蝽及自然天敌龟纹瓢虫、草间小黑蛛种群数量无显著影响,草蛉种群数量在转基因棉田低于非转基因棉田;喷施化学农药对棉铃虫幼虫和棉蚜的防治作用较好,对烟粉虱和盲蝽的防治效果年度间和试验点间有差异,对龟纹瓢虫的杀伤力较大,对草间小黑蛛和草蛉未见明显影响。【结论】盐碱旱地对棉田不同的害虫和天敌影响不同,且转基因棉田与非转基因棉田昆虫群落结构与对照棉田无显著差异。     

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。     

作物分布对二点委夜蛾发生规律的影响

【目的】二点委夜蛾Athetis lepigone(M?schler)是近年农业新发害虫,为探讨作物分布和种植布局与其田间发生的关系,本文初步研究了作物种植比例、种植模式对二点委夜蛾田间发生规律的影响。【方法】在济宁市等二点委夜蛾发生典型地区,调查统计小麦、玉米、花生、大豆等作物种植分布情况,完成作物种植比例影响试验;在济宁市和肥城市不同作物田进行诱蛾试验,研究分析不同作物种植方式与二点委夜蛾发生关系。【结果】试验结果显示,单植玉米比例与玉米田2代幼虫数量呈显著正相关,单植大豆比例与越冬代蛾量呈显著正相关;与玉米毗邻花生、大豆田诱蛾量显著高于小麦-玉米种植田。【结论】以上试验说明,越冬代成虫羽化后向各种作物田迁移,没有特别喜好。1代以后的成虫则更喜欢玉米周围有花生、大豆种植的田块,越冬代幼虫可能更喜欢在花生、大豆田越冬。     

棉铃虫种群调查及测报技术

近年,棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)在我国非棉花寄主作物上的发生危害呈明显加重趋势。本文依据棉铃虫生活习性和发生规律、棉花棉铃虫调查技术标准,概述了棉铃虫成虫、卵、幼虫、蛹等不同虫态的种群监测方法,介绍了小麦、玉米、花生等不同作物田种群系统调查和普查技术。同时,建议深入研究种植业结构调整下棉铃虫区域性发生规律、研发应用自动化和智能化种群监测方法、制定推广不同作物棉铃虫测报技术规范,旨在促进非棉花寄主作物上棉铃虫的有效监测、准确预报和科学防控及其种群区域性治理。     

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。     

盐碱土壤转Bt基因棉花外源蛋白表达量时空变化及对抗虫性的影响

盐碱地是潜在的可利用耕地资源,但土壤盐碱化严重制约了农业生产的可持续发展。基于棉花机械化程度低、劳动力成本和生产资料投入剧增、比较效益下降和实施粮食生产安全战略等因素影响,我国长江流域和黄河流域棉花面积锐减,种植区域向内陆盐碱旱地或滨海盐碱地转移,但目前针对盐碱地转Bt基因棉种植可能带来的生态安全性问题研究甚少,正成为国内外研究的焦点和热点。伴随着棉花向盐碱地大面积转移种植趋势,检测盐胁迫是否影响转基因抗虫棉抗虫性,明确其影响程度,直接关系到转基因抗虫棉种植的安全性,也是目前抗虫棉扩大生产中迫切需要解决的问题。以非转基因棉花为对照,分别在低盐、中盐和高盐土壤种植的棉花的苗期、蕾期和花铃期采样,室内测定了转Bt基因棉花叶片对棉铃虫幼虫校正死亡率和外源蛋白表达量。研究结果发现盐分胁迫下转Bt基因棉花苗期叶片对棉铃虫幼虫校正死亡率下降了9.22%—47.46%,蕾期下降了31.61%—45.42%,花铃期下降了3.59%—18.52%;土壤盐分显著降低了转Bt基因棉花叶片中外源蛋白的表达量,苗期功能叶外源蛋白表达量下降了7.66%—29.86%;蕾期下降了3.77%—36.85%;花铃期下降了18.13%—41.02%;相关性分析表明,盐分胁迫条件下转Bt基因棉花叶片中外源蛋白表达量与其对棉铃虫抗性程度存在正相关关系。结果表明,盐碱土壤显著降低了转Bt基因棉花叶片外源杀虫蛋白表达量,从而导致转Bt基因棉花叶片对棉铃虫的抗虫性下降。研究土壤盐分对转Bt基因棉花对棉铃虫的影响及其作用机制,可为建立盐碱地转Bt基因棉花田害虫综合防控技术体系、转Bt基因棉花环境安全评价及转Bt基因棉安全管理提供依据。     

中国10年抗虫棉大田生产:Bt抗虫棉技术采用的直接效应和间接外部效应评估

中国自1997年便开始大面积种植Bt抗虫棉.本研究试图分析中国种植抗虫棉10年后减少防治棉铃虫杀虫剂用量的可持续性.通过对1999~2007年4个省16个村农户大田Bt抗虫棉生产的跟踪调查数据分析,发现生产上控制棉铃虫的杀虫剂用量不仅未增加,反而呈下降趋势;虽然没有直接回答Bt抗虫棉能够维持并增加其生产率的机理,但本研究发现,10年来不仅抗虫棉,而且非抗虫棉防治棉铃虫的杀虫剂用量也显著减少,这与抗虫棉广泛种植后棉铃虫的种群总量下降有关.这些发现对于Bt技术效应分析具有重要意义,同时,本文所采用的同时评估抗虫转基因技术生产的直接效应和间接外部性效应的方法,对于未来该领域的同类研究也具有借鉴意义.     

华北棉区玉米田三代棉铃虫种群动态及其对棉田发生为害的作用分析

本文通过玉米田、棉田中对棉铃虫(Heliogyis armigera)种群动态的系统调查和自然种群生命表的分析,明确了玉米田是三代棉钰虫的重要栖境。并且棉铃虫在玉米田的幼期死亡率显著高于棉田。通过棉田三代棉铃虫的影响指数分析,在9个变量中,玉米田与棉田种植面积的比值被确定为主动因素,而棉田二代棉铃虫卵量被确定为关键因素。最后通过当地1973-1991年共19年的资料对上述结果进行了检验,获得了满意的结果。     

棉铃虫食诱剂的田间诱捕效果

【目的】评价生物食诱剂对棉铃虫Helicoverpa armigera成虫的田间诱捕效果,为发展棉铃虫成虫诱杀防治技术提供科学依据。【方法】2016-2017年,在新疆昌吉和石河子、河南新乡、河北廊坊,利用粘板诱杀法、诱盒诱杀法和撒施诱杀法评价了棉铃虫食诱剂的诱集效果。【结果】食诱剂对各个地区棉花、花生和玉米田棉铃虫成虫均表现出了明显的诱捕作用。撒施诱杀法的诱虫量最高,是诱盒诱杀法的4.4-16.2倍。【结论】棉铃虫食诱剂适用于不同地区、不同作物上棉铃虫成虫诱捕,其中诱盒诱杀法适用于棉铃虫成虫种群监测,撒施诱杀法则适用于其成虫诱杀防治。     

转cry1Ab基因玉米对瓢虫科天敌种群动态的影响

【背景】瓢虫科天敌昆虫是玉米田中重要的天敌类群,可捕食多种农业害虫,对害虫有很好的控制作用。为了明确转基因玉米对瓢虫科天敌的潜在效应。【方法】在田间条件下,采用系统调查结合吸虫器方法,研究了cry1Ab基因玉米对玉米田主要瓢虫科天敌种类丰富度和种群动态的影响。【结果】转cry1Ab基因玉米田与其对照田瓢虫类群和优势种群组成相同。春播时Bt玉米田与对照田以龟纹瓢虫为优势种,仅在玉米生长后期Bt玉米田中的龟纹瓢虫数量显著高于对照田,其他时期2种田间龟纹瓢虫的种群动态没有显著差异。夏播玉米田以龟纹瓢虫和异色瓢虫为主,在8月17日Bt玉米田中异色瓢虫数量显著高于对照田,在9月27日其异色瓢虫数量显著低于对照田,而其他时期Bt玉米田和对照田中异色瓢虫优势度以及田间种群动态没有显著差异。【结论与意义】转cry1Ab基因玉米对玉米田重要的瓢虫科天敌丰富度、优势度和种群数量没有不良影响。因此,该转基因玉米可用于农田生态系统的有害生物管理。     

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。     

Helicoverpa armigera baseline susceptibility to Bacillus thuringiensis Cry toxins and resistance management for Bt cotton in India

Transgenic cotton that produces insecticidal proteins from Bacillus thuringiensis (Bt), often referred to as Bt cotton, is widely grown in many countries. Bt cotton with a single cry1A gene and stacked also with cry2A gene has provided satisfactory protection against the damage by the lepidopteran bollworms, especially the cotton bollworm, Helicoverpa armigera (Hübner) which is considered as a key pest. The baseline susceptibility of the larvae of H. armigera to Cry1Ac and other toxins carried out in many countries has provided a basis for monitoring resistance. There is no evidence of development of field-level resistance in H. armigera leading to the failure of Bt cotton crop anywhere in the world, despite the fact that Bt cotton was grown on the largest ever area of 12.1 million hectares in 2006 and its cumulative cultivation over the last 11 years has surpassed the annual cotton area in the world. Nevertheless, the Bt resistance management has become a necessity to sustain Bt cotton and other transgenic crops in view of potential of the target insects to evolve Cry toxin resistance.     

Increasing tolerance to Cry1Ac cotton from cotton bollworm, Helicoverpa armigera, was confirmed in Bt cotton farming area of China

Abstract.  1. Changes in the frequency of Cry1Ac resistance genes and shifts in tolerance of cotton bollworm, Helicoverpa armigera , to the Cry1Ac toxin were assessed using bioassays of F₁ and F₂ offspring of isofemale lines from Anci County of Hebei Province (a multiple-crop system including corn, soybean, peanut, and Bt cotton) and Xiajin County of Shandong Province (an intensive Bt cotton planting area) in Northern China during 2002–2005.
2. A conservative analysis of the overall results indicated that there was a small increase in the frequency of major, non-recessive resistance genes over time.
3. The relative average development ratings [RADR – growth rate of a line on a Bt diet in proportion to the growth rate on a non-Bt (NBT) diet] of the bollworm larvae in F₁ tests increased significantly from year to year, indicating a gradual trend towards higher tolerance to Cry1Ac in the field populations.
4. There were also significant positive correlations between RADR of the lines in the F₁ generation and the RADR of their F₂ offspring, indicating that the tolerance was genetically based.
5. Quantitative genetic simulation analysis showed that resistance of H . armigera to Bt cotton in Xiajin could evolve to a high level in 11–15 years if no effective resistance management measures are carried out.     

Monitoring and management strategy for Helicoverpa armigera resistance to Bt cotton in China

The cotton bollworm, Helicoverpa armigera, is one of the most important insect pests in cotton growing regions of China. Transgenic cotton that expresses a gene derived from the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt) has been deployed for combating cotton bollworm since 1997. Natural refugees derived from the mixed planting system consisting of cotton, corn, soybean, vegetables, peanut and others on single-family farms of a small scale were used for delaying the evolution of resistance to Bt cotton. Susceptibility of H. armigera field populations to the Bt insecticidal protein Cry1Ac was monitored from 1997 to 2006. The results indicate that the field populations are still susceptible to Cry1Ac, and monitoring indication no apparent shifts in susceptibility in field populations of this important pest.     

The halo effect: suppression of pink bollworm on non-bt cotton by bt cotton in china

In some previously reported cases, transgenic crops producing insecticidal proteins from Bacillus thuringiensis (Bt) have suppressed insect pests not only in fields planted with such crops, but also regionally on host plants that do not produce Bt toxins. Here we used 16 years of field data to determine if Bt cotton caused this "halo effect" against pink bollworm (Pectinophora gossypiella) in six provinces of the Yangtze River Valley of China. In this region, the percentage of cotton hectares planted with Bt cotton increased from 9% in 2000 to 94% in 2009 and 2010. We found that Bt cotton significantly decreased the population density of pink bollworm on non-Bt cotton, with net decreases of 91% for eggs and 95% for larvae on non-Bt cotton after 11 years of Bt cotton use. Insecticide sprays targeting pink bollworm and cotton bollworm (Helicoverpa armigera) decreased by 69%. Previously reported evidence of the early stages of evolution of pink bollworm resistance to Bt cotton in China has raised concerns that if unchecked, such resistance could eventually diminish or eliminate the benefits of Bt cotton. The results reported here suggest that it might be possible to find a percentage of Bt cotton lower than the current level that causes sufficient regional pest suppression and reduces the risk of resistance.     

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。     

新疆棉区转Bt基因棉对棉铃虫生物学的影响

棉铃虫Helicoverpaarmigera高龄幼虫取食转Bt基因棉花组织后 ,化蛹率、羽化率、蛹重、体长均有显著下降 ,在转Bt基因棉花上棉铃虫的取食行为也受到较大的影响 ,表现为取食次数明显减少、吐丝下垂次数明显增加 ;无论是转Bt基因棉花还是常规棉花 ,棉铃虫 3龄幼虫主要分布于繁殖器官上 ,在转Bt基因棉花各繁殖器官上的分布概率为 :花 >棉铃 >棉蕾 ,常规棉花上分布概率为 :棉蕾 >棉铃 >花 ;棉铃虫高龄幼虫取食转Bt基因棉花各组织 ,成虫羽化后产卵量、卵孵化率均有明显下降 ;在较低的棉铃虫虫口密度下 ,转Bt基因棉花对棉铃虫有一定的产卵排趋性。     

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。