昆虫对Bt抗性的适合度代价及其与抗性治理策略的关系

由于昆虫对Bt毒素抗性的发展,不利于Bt制剂和Bl转基因作物的长期有效使用.但是昆虫对Bt抗性的产生常伴有适合度代价,这种代价能够延缓或阻碍抗性等位基因的发展.许多研究已经证明,有分属鳞翅目、鞘翅目以及双翅目的昆虫Bt抗性品系存在适合度代价.适合度代价往往会受生态因素的影响.而且,昆虫适合度代价的产生与其抗性机制密切相关.庇护所策略延缓抗性发展的能力不仅与敏感种群与抗性种群能否自由交配有关,还与适合度代价的大小及抗性基因的显隐性等因素有关.适合度代价的研究对探讨抗性发展规律以及完善抗性治理策略是非常重要的.本文从适合度代价与抗性发展、抗性机制和抗性治理的关系等方面的进行综述,为发展Bt抗性治理策略提供参考依据.     

应用高剂量/庇护所策略管理Bt作物抗性的三个基本假设：综述与展望

目前, 抗虫转基因作物的抗性管理方法主要是高剂量/庇护所策略。该策略的有效性取决于3个基本的假设条件：（1）抗虫转基因作物（Bt作物）表达出高剂量的杀虫蛋白, 该剂量使得靶标害虫对Bt杀虫蛋白的抗性表现型为功能性完全隐性或近于完全隐性, 进而使得Bt作物可以杀死几乎所有的抗性杂合个体和所有的敏感性个体;（2）靶标害虫种群的Bt抗性基因起始频率处于很低的水平;（3）源自转基因作物田和非转基因作物田(庇护所)的成虫在田间随机混合并交配。这3个假设必须同时满足, 缺一不可。本文就这3个假设的理论基础和经验研究的进展进行了综合论述, 并着重讨论了随机交配假设的最新研究进展以及今后的研究方向和方法。     

转基因抗虫作物对非靶标昆虫的影响

转基因抗虫作物自 1996年被批准商业化种植以来 ,它的抗虫性和经济效益已得到了普遍肯定 ,同时 ,转基因抗虫作物对非靶标生物的影响 ,如转基因抗虫作物的长期种植 ,是否会导致次要害虫上升为主要害虫 ,是否会影响有益昆虫 ,包括重要经济昆虫、捕食性和寄生性天敌以及重要蝶类的种类及种群数量 ,已成为转基因抗虫作物生态风险评估的重要内容。一些研究结果表明 ,转基因抗虫作物在对靶标害虫有效控制的同时 ,一些对杀虫蛋白不敏感的非靶标害虫有加重危害的趋势 ,由于种植转基因抗虫作物 ,减少了化学农药的使用 ,客观上也使非靶标害虫种群数量上升 ,这对转基因抗虫作物害虫综合治理提出了新的要求。靶标害虫数量的减少直接影响了害虫天敌种群数量 ,靶标害虫取食转基因抗虫作物后发育迟缓 ,也间接影响了天敌昆虫的生长发育 ,转基因抗虫作物的花粉或花蜜是一些重要经济昆虫如蜜蜂、熊蜂和一些寄生蜂 ,甚至捕食性天敌的食物来源 ,或花粉飘落到一些鳞翅目昆虫如家蚕或重要蝶类昆虫的寄主植物上 ,直接或间接对这些昆虫造成一定影响。目前大多数研究表明转基因抗虫作物对非靶标昆虫 ,特别是对有益昆虫没有明显的不利影响 ,也有研究报道认为对某些有益昆虫有一定的不良影响。这为深入开展转基因抗虫作物的生态安全     

转Bt基因抗虫作物对鳞翅目非靶标昆虫生态影响的研究进展

任何转基因作物在进入商业化应用之前都必须经过严格的环境风险评价。评价转基因作物特别是抗虫作物对农田重要非靶标节肢动物的生态影响是其中一项重要内容。当前,全球种植的转基因抗虫作物大多表达对鳞翅目害虫具有活性的Cry1或Cry2类杀虫蛋白。由于非靶标鳞翅目昆虫如斑蝶、家蚕等与靶标害虫具有较近的亲缘关系,其幼虫可能同样对这类杀虫蛋白敏感。因此,这类转基因抗虫作物对非靶标鳞翅目害虫的潜在影响引起了研究者的广泛关注。在总结国内外相关研究数据的基础上,系统分析了转基因抗虫作物对非靶标蝶类和蚕类昆虫的潜在影响,获得以下结论：虽然蚕类和蝶类昆虫对Cry1或Cry2类杀虫蛋白敏感,但在自然条件下这类非靶标昆虫暴露于Cry杀虫蛋白的水平很低,抗鳞翅目害虫转基因作物的种植不可能显著影响田间蝶类昆虫的种群密度,也不会给我国的蚕丝产业带来负面影响。     

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.     

克服害虫对Bt毒素的抗性

研究人员报告说,新制造的Bt毒素也许能延缓害虫对其产生抗性。Bt毒素由苏芸金杆菌（Baclllus thuringiensis）天然产生,被广泛用于控制害虫。带有Bt毒素的植物通常能保护自己不受害虫（比如蚊子和蝶、蛾幼虫）的困扰,而且这些植物对其他生物体无害。但是一个主要的担心是,吃作物的昆虫最终会产生对这些毒素的抗性。     

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。     

杀虫剂轮用和混用对害虫种群抗性演化的影响

杀虫剂轮用和混用是当前害虫抗药性治理中最常采用的两种用药策略。该文用抗性模型和室内试验对轮用和混用延缓害虫抗性演化的效果及轮用最佳间隔期问题作了研究。模型模拟结果表明,在延缓害虫抗性演化方面轮用和混用对抗性演化的影响主要取决于杀虫剂作用强度、抗性基因型个体的适合度大小和杀虫剂混用后的毒理效应类型。两种杀虫剂轮用时,轮用间隔期以1(即两种杀虫剂隔次施用)为佳。以模型昆虫小菜蛾Plutella xylostella在室内试验结果表明,氰戊菊酯单用(I)及与杀虫单轮用(II)和混用(1∶1)(III)连续处理8代后,抗性个体频率为0.01的小菜蛾种群其3龄幼虫对氰戊菊酯的抗性分别上升了75.87(I)、28.67(II)和58.72(III)倍,与模型模拟结果表现出较好的一致性。据此,作者认为抗性模型可用于预测害虫抗性演化和评价抗性治理策略。     

小菜蛾对苏云金芽胞杆菌(Bt)的抗性研究进展

小菜蛾Plutella xylostella(L.)是为害十字花科蔬菜的一种重要的世界性害虫,由于其分布范围广、繁殖速度快、抗性水平高,已经成为最难防治的害虫之一。基于苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)开发的杀虫剂在小菜蛾生物防治中发挥重要的作用,但小菜蛾作为在田间最早对Bt产生抗性的害虫,其抗性发展及抗性机理也引起了全世界的广泛关注。本文概述了小菜蛾的发生危害及其抗药性的研究动态、苏云金芽胞杆菌的起源、发展及应用,分析了小菜蛾对Bt杀虫毒素产生抗药性及其抗性机理,并从抗性发展风险、转基因油菜种植和进一步深入开展抗性机理的研究三个方面进行了展望,以期为优化小菜蛾抗药性的治理策略、提高生物农药和Bt作物的控害效能提供借鉴和参考。     

转基因741杨节肢动物群落主要害虫及天敌的动态变化

在时间序列过程中,转基因741杨对目标害虫鳞翅目食叶害虫表现出持续的抗性,其数量明显减少,高抗和中抗741杨之间差异不大.研究表明,转基因741杨对目标昆虫和非目的植食性害虫存在负效应,而对天敌和中性节肢动物组成和发生无明显负作用.因而在制定害虫综合治理策略和途径上宜采取与对照741杨不同的措施,抗性株系应以生态调控为主.