转基因抗虫棉对棉铃虫及其内寄生蜂的双重效应

以含1%转基因（Cry1A+CpTI）抗虫棉“中抗310”棉叶粉的人工饲料为基础,建立一套抗虫棉 棉铃虫Helicoverpa armigera 棉铃虫幼虫内寄生蜂中红侧沟茧蜂Microplitis mediator和棉铃虫齿唇姬蜂Campoletis chlorideae的三级营养关系的研究系统,研究了转基因抗虫棉对棉铃虫及内寄生蜂的双重效应,分析比较了6种状态的棉铃虫生长发育动态,以及寄生蜂的生长状况。结果表明,无论是否被寄生,抗虫棉对棉铃虫生长发育的抑制作用都非常显著;寄生取食抗虫棉饲料的棉铃虫的寄生蜂,其出茧率和茧重都显著下降,对于中红侧沟茧蜂,出茧率和茧重分别下降了26.1%和1.0 mg;对于棉铃虫齿唇姬蜂,分别下降了17.9%和5.1 mg。解剖寄主发现,两种寄生蜂在取食抗虫棉饲料的寄主体内发育缓慢并出现部分畸形幼蜂。棉铃虫幼虫血淋巴总蛋白含量和血淋巴蛋白SDS-PAGE电泳分析表明,取食抗虫棉饲料后,棉铃虫血淋巴总蛋白含量低于相应的对照,推测寄主血淋巴蛋白含量降低是导致寄生蜂生长缓慢、发育不正常的一个重要原因。     

江苏沿海农区转Bt基因抗虫棉的研究进展

对当地推广种植的Bt棉进行了9个方面的专题研究,包括：(1)棉花种植结构调整与Bt棉的推广过程,(2)Bt棉应用中存在的问题,(3)Bt棉田靶标和非靶标害虫的发生规律,(4)棉铃虫对Bt棉的为害损失和防治指标,(5)适用于本农区种植的Bt棉品种的筛选与评价,(6)Bt棉不同种植比例对棉铃虫的发生程度的影响,(7)Bt棉田天敌种群的消长动态与原因,(8)Bt棉田主要害虫的监测要点,(9)Bt棉田棉铃虫的协调防治措施。     

转基因抗虫棉种植面积变化对花生田棉铃虫种群影响

【目的】棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)是花生田主要害虫之一。转基因抗虫棉全面推广后,棉铃虫种群(包括棉田、花生田、玉米田)得到有效控制。近年,随着转基因抗虫棉种植面积逐年下降,花生田棉铃虫种群呈现逐年上升趋势。【方法】本文通过调查山东省花生主产区(非棉区)龙口、招远、莱阳、文登四个县级市花生田棉铃虫成虫、卵量、幼虫量等的发生情况,分析了棉铃虫发生面积及种群数量15年(2000—2014年)的变化规律,并重点分析了主要影响因素。【结果】结果表明:花生棉铃虫发生面积受棉花种植面积影响较大,二者呈显著负相关性;花生田棉铃虫累计诱蛾量总体呈下降趋势,但与棉花种植面积相关性不显著;棉铃虫卵量、虫量与抗虫棉种植面积呈显著负相关性。【结论】所以,转基因抗虫棉种植面积减少是导致花生田棉铃虫种群数量上升的主要因素。另外,近年玉米田棉铃虫发生面积也呈逐年上升趋势,与抗虫棉种植面积呈显著负相关。所以,随转基因抗虫棉种植面积的下降,若不采取有效措施,棉铃虫种群可能会出现大发生趋势。     

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。     

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。     

棉铃虫对转Bt基因抗虫棉花的抗性机制及治理

棉铃虫是危害棉花最严重的害虫之一. 作为生物技术产品, 转Bt杀虫基因棉花产生的Cry毒素对棉铃虫有高效毒杀作用. Bt棉花已在世界范围内商业化种植, 通过有效控制棉铃虫种群数量, 而显著减少了化学农药的用量. 尽管没有发现棉铃虫田间种群对Bt棉花产生高水平抗性, 但室内持续筛选已培育出多个高水平抗性品系, 表明存在棉铃虫对Bt棉花产生抗性的风险. 鉴于棉铃虫对Bt棉花产生抗性可能对Bt棉花利用价值的影响, 国内外近10年来对此进行了系统深入地研究. 本文综述了棉铃虫对Bt棉花抗性的生物化学和分子机制、抗性治理与监测技术的最新研究进展, 并分析了中国、澳大利亚和印度等国家棉铃虫对Bt棉花的抗性治理策略.     

转Bt基因抗虫棉田棉铃虫消长规律及危害特点

通过对转 Bt基因抗虫棉田棉铃虫的系统调查研究表明 :(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 ,二代棉铃虫百株累计卵量倒比常规棉处理区增加了 2 16～ 2 74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及控制作用较强 ,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下降 ,田间 3龄以上幼虫平均达2 0～ 4 0头 /百株 ,多者达 6 0头以上 ,仍需进行必要的药剂防治 ;(3)棉铃虫在转 Bt基因抗虫棉株上的危害特点与常规棉株有明显的差异 ,表现在幼虫和危害症状均较隐蔽 ,不易被发现。     

转基因抗虫棉经济效益可持续性研究

虽然种植转基因抗虫棉的短期经济效益已经被广泛证实了,然而其经济效益的可持续性问题仍待研究.对其经济效益可持续性的质疑,也成为近年来对转基因作物争论的焦点.本文首先通过构建和分析理论模型来回答这一问题.定性分析结果表明,种植转基因抗虫棉能间接导致次要害虫农药使用量的上升.本文用符合中国实际的生物和经济学参数来模拟棉花生产.数值模拟结果显示,次要害虫农药使用量的上升并不足以抵消种植抗虫棉带来的农药节省.而且由于有大量自然避难所的存在,棉铃虫对转基因蛋白的抗性在大田中并没有广泛建立起来.总之,本研究表明种植抗虫棉的经济效益不但在数量上是显著的,在时间上也是可持续的.     

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。     

Advance in insect pest management in Bt cotton worldwide

自1996年以来,全球Bt(Bacillus thuringiensis)棉花应用规模迅速增长,目前已占棉花种植总面积的60％左右,主要种植国家包括美国、澳大利亚、中国、印度和巴基斯坦等.大量研究表明,Bt棉花的大面积种植有效控制了多种靶标害虫的发生危害,从而大幅度减少了化学杀虫剂的使用量;化学杀虫剂的减少使用导致一些非靶标害虫的发生危害明显加重.针对Bt棉花生产中呈现出的害虫新问题,各国分别发展了由农业防治、生物防治、化学防治等不同措施构成的防控技术体系.     

我国转基因抗虫棉应用现状及建议

对１９９９年底前经过安全性评价或经过审定的转基因抗虫棉品种２３个以及未经评价或审定的品种３１个进行了调研。转基因抗虫棉发展迅速,１９９９年种植面积近９００万亩,在生产上总体表现良好,棉铃虫抗性强,减少化学农药治虫,受到了广大棉农的欢迎。但抗虫棉本身还有一些不足之处,种子管理及生产利用上也存在一些问题,针对当前抗虫棉的情况和发展要求,对我国转基因抗虫棉的发展提出了几点建议。     

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。     

我国双价抗虫棉的研究取得突破性进展

中国农业科学院生物技术研究中心郭三堆领导的研究组与国内有关单位密切合作,继成功培育出已在生产上发挥作用的国抗１号、国抗１２号、晋棉２６号单价抗虫棉品种后,在双价抗虫棉的研究中也取得了重要进展。转Ｂｔ抗虫基因的单价抗虫棉只能产生一种杀虫蛋白,主要对棉铃虫等鳞翅目害虫有抗性。据有关研究,在长期的选择压力下,转单一Ｂｔ杀虫基因抗虫棉应用若干年后,棉铃虫有可能产生抗性。而双价抗虫棉能够同时表达出两种杀虫蛋白。其中,ＣｐＴＩ是一种广谱杀虫蛋白,在杀虫机理上与Ｂｔ蛋白不同。因此,双价抗虫棉不仅增强了抗虫棉的…     

Bt棉花害虫综合治理研究前沿

自1996年以来,全球Bt(Bacillus thuringiensis)棉花应用规模迅速增长,目前已占棉花种植总面积的60%左右,主要种植国家包括美国、澳大利亚、中国、印度和巴基斯坦等。大量研究表明,Bt棉花的大面积种植有效控制了多种靶标害虫的发生危害,从而大幅度减少了化学杀虫剂的使用量;化学杀虫剂的减少使用导致一些非靶标害虫的发生危害明显加重。针对Bt棉花生产中呈现出的害虫新问题,各国分别发展了由农业防治、生物防治、化学防治等不同措施构成的防控技术体系。     

不同转基因抗虫棉对棉铃虫抗虫性的时空动态

利用2个对Bt抗性水平不同的棉铃虫品系,测定了转Bt和CpTI基因双价抗虫棉(SGK321)和Bt棉(GK12,33B)杀虫活性的时间和空间动态变化。结果表明,2类3种抗虫棉杀虫活性共同表现为：(1) 时间动态上均呈现前高后低的下降趋势;(2) 空间动态上表现为,在生长前期以叶的活性最高,中后期以铃和蕾的活性较高;(3) 对敏感品系的活性高于对抗性品系。不同点表现为：（1）双价棉在生长中后期(8～9月份)活性明显高于Bt棉;（2）双价棉对抗性品系的活性表现更稳定。     

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Bt基因抗虫作物对非靶标害虫的影响

转基因作物的长期大面积种植, 在为农业生产带来惠益的同时, 对农业生态系统的健康和稳定可能会产生潜在的影响。转基因作物表达的Bt蛋白对靶标害虫起到较好的控制效果, 而对Bt蛋白不敏感的非靶标害虫种群可能会迅速发展起来, 对作物造成为害。随着抗虫转基因作物的连续多年种植, 科学家们对于田间杀虫剂施用量的增减看法不尽一致。通过总结已有的研究报道, 本文以Bt玉米和Bt棉花为例, 分析了大田中非靶标害虫暴发的现状, 以及暴发的主要原因(如杀虫剂的使用、害虫天敌减少和物种替代)。在生产实践中, 抗虫作物的长期大面积释放导致广谱杀虫剂施用量减少, 田间非靶标害虫数量上升。因此今后需要继续开展更多的研究来综合评估种植转Bt基因作物产生的长期潜在影响, 优化害虫防治措施, 避免非靶标害虫暴发。     

转Bt基因抗虫棉(Gossyposium)伤流中Bt毒蛋白的运输

本文以常规棉品种‘石远321'和抗虫棉品种‘SGK321'与‘99B'为材料,通过考马斯亮蓝和ELISA方法分析了伤流中可溶性蛋白和Bt(苏云金芽孢杆菌)毒蛋白含量.结果发现,转基因抗虫棉伤流中可溶性蛋白含量显著高于常规棉,并在抗虫棉伤流中检测到了Bt毒蛋白,而常规棉伤流中没有Bt毒蛋白的存在.通过嫁接实验研究发现,将常规棉嫁接到转Bt基因抗虫棉砧木上,叶片中也有Bt毒蛋白的积累.这些结果说明,Bt毒蛋白可以通过木质部伤流液向地上部运输,并在叶片中积累,Bt毒蛋白由根系向地上部的运输对棉花的抗虫性是有益的.     

棉铃虫对Bt杀虫剂的抗性遗传方式

随着转基因棉花种植面积的日益增加,棉铃虫Helicoverpa armigera（Hübner)对Bt的抗性已经成为一个不容忽视的问题。发展转多价基因作物是当前缓解害虫对Bt抗性的最有效措施。本研究以经室内多年筛选的、抗性倍数达2 000多倍的Bt杀虫剂（含多种蛋白）抗性品系为材料,通过生物测定和不同的杂交试验,测定棉铃虫对Bt杀虫剂的抗性遗传方式,以期为Bt生物农药的抗性治理提供一定的依据,同时为制定棉铃虫对转多基因作物的抗性治理策略提供一定的参考。对敏感亲本和抗性亲本杂交产生的F1代的研究结果表明,杂交品系的抗性倍数分别为22.2倍和24.6倍;抗性显性度D值均小于0,分别为-0.20和-0.17,抗性为常染色体不完全隐性遗传。对4种回交后代和2种自交后代F2的研究结果表明,实际死亡率与期望死亡率差异较大,说明抗性是由单基因多个位点或多基因控制。     

转基因抗虫棉花和玉米与节肢动物相关的生态安全性研究进展

转基因抗虫棉花和玉米自1996年商业化种植以来,已取得显著的经济、生态和社会效益。与其相关的生态安全性,特别是其对非靶标生物的影响及靶标害虫的抗性监测和治理已成为人们普遍关注的话题。本文在大量室内和田间评价工作的基础上,系统综述了国内外研究在该领域内取得的进展。结果表明： 由于Bt棉田和玉米田杀虫剂用量的减少,某些对Bt杀虫蛋白不敏感的非靶标植食害虫种群有上升的趋势; 现阶段生产上推广种植的Bt棉花和玉米花粉对家蚕、柞蚕和蜜蜂等经济昆虫以及帝王斑蝶是安全的。杀虫剂用量的减少,降低了对天敌的杀伤力,Bt田中捕食性天敌的种类和数量均显著高于常规施药田; 但Bt田内靶标害虫数量的减少和质量的降低,在一定程度上影响了寄生性天敌的种类和数量。Bt棉花和玉米的大面积种植对农田生态系统节肢动物群落结构无明显不利影响。靶标害虫田间抗性监测结果表明,无论在以大农场单一种植经营为主的发达国家如美国或澳大利亚,还是在以小农经营为主的多种寄主作物小规模交叉混合种植模式的发展中国家如中国或印度,田间并未出现10年前人们所关注和预测的靶标害虫种群抗性上升问题。究其原因,可能与发达国家严格执行了预防性的抗性治理对策及发展中国家独特的作物种植模式有关。尽管目前在田间尚未发现害虫对Bt作物产生抗性,但应用更多年份之后,害虫对Bt作物的抗性就很可能不是“是否”发生问题,而是“何时”发生的问题。因此,今后的研究重点应放在Bt棉花和玉米长期、大面积种植后,其对非靶标生物及靶标害虫抗性发展影响的长期生态效应上。