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。     

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。     

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。     

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。     

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基因棉花杀虫晶体蛋白的表达及光合特性的研究

转Bt基因棉花(GK、ZK)及非Bt基因棉花(CZ)杀虫晶体蛋白表达及光合特性的研究表明,杀虫晶体蛋白在转Bt基因棉花GK与ZK中的表达总量及在各器官中的分配均有所不同．转Bt基因棉花叶片的净光合速率的光响应与常规棉有所不同．转Bt基因棉花GK与ZK叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率的日变化有明显的不同,而胞间二氧化碳浓度、气孔限制值、叶温的日变化趋势则基本一致．胞间二氧化碳浓度的日平均值在两转Bt基因棉花间的差异达显著水平,而其它各指标在不同处理间的差异均未达显著．     

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     

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。     

棉铃虫6龄幼虫中肠与脂肪体微粒体P450酶系的比较

报道了棉铃虫6龄幼虫中肠和脂肪体微粒体P450酶系的组成与加单氧酶活性。与脂肪体微粒体相比,中肠策粒体具有更高的细胞色素P450,细胞色素b5和NADPH－细胞色素P450还原酶含量,表现出较高的艾氏剂环氧化酶和对－硝基苯甲醚O－脱甲基酶活性。SDS－PAGE电泳显示,中肠与脂肪体微粒体介于P450分子量范围内（45－60kDa)的蛋白图谱有所不同,反映出中肠和脂肪体微粒体蛋白组成存在差异。通过对－硝基苯甲醚O－脱甲基酶的动力学分析发现脂肪体微粒体的对－硝基苯甲醚O－脱甲基酶对底物有更强的亲和性,表明不同组织来源的P450同功酶存在质的不同。     

棉铃虫对氰戊菊酯抗性品系和敏感品系的相对适合度

通过构建棉铃虫Helicoverpa armigera(Hubner)对氰戊菊酯抗性品系(Fen-R)和敏感品系(S)的实验种群生命表,比较了一系列生长发育和繁殖特征,并用净增殖率(Rn)来确定两个品系的相对适合度。 结果表明,Fen-R品系与敏感品系相比具有一定程度的繁殖不利性,包括雌蛾交配率降低,每头雌蛾的平均产卵量减少以及较低的卵孵化率;没有观察到Fen-R品系在生长发育上的不利性。Fen-R品系相对于敏感品系具有0.69的适合度。     

大豆胰蛋白酶抑制剂对棉铃虫幼虫消化生理和生长发育的影响

本研究根据棉铃虫Helicotverpa ormigera(Hubner)幼虫中肠蛋白酶在离体条件下对蛋白酶抑制剂的反应,选择具有较强抑制作用的大豆胰蛋白酶抑制剂,以0.21-4.2%(干重)的浓度配入幼虫人工饲料,测定了幼虫短期和长期取食这些饲料引起的中肠类胰蛋白酶、类胰凝乳蛋白酶和总蛋白酶活力的变化和生长抑制效应。短期取食抑制剂的幼虫,中肠弱碱性类胰蛋白酶活力显著增高,在4.2%。浓度下比对照高出21%;强碱性类胰蛋白酶、类胰凝乳蛋白酶和总蛋白酶活力显著降低,生长发育受到明显抑制。长期取食低浓度(0.84%)抑制剂的幼虫,弱碱性类胰蛋白酶和类胰凝乳蛋白酶活力显著增高,强碱性类胰蛋白酶活力显著降低。总蛋白酶活力变化不显著;长期取食高浓度(4.2%)抑制剂的幼虫,强碱性类胰蛋白酶和总蛋白酶活力显著降低,其它酶活力变化不显著。抑制剂随浓度的增高对幼虫生长的抑制作用加强,但浓度高于0.84%后,抑制强度的变化减小。据此作者认为,蛋白酶抑制剂对昆虫抗营养效应在于它对蛋白酶的激活和抑制作用,从而导致各种蛋白酶间的协调性破坏,昆虫消化过程受阻,影响生长发育。     

棉铃虫幼虫中肠微粒体P450差光谱与O-脱甲基酶的酶学特征及其可诱导性

棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)幼虫中肠微粒体制备液的CO差光谱在450 nm有吸收峰,P450含量为(687±11) pmol/mg。中肠750 g离心的上清液的O-脱甲基酶活性在酶量相当5个中肠、反应时间30 min内与酶量和反应时间呈线性关系;最适Ph值在7.8, 最适温度为20～25℃。酶系对底物对硝基苯甲醚的O-脱甲基活性的Km=1.23 mmol/L, V_max=2.54 nmol对硝基酚/(mg·min)。NADPH为酶活的重要因子,离体测定时,O-脱甲基酶在无外来NADPH的活性仅为加0.25 mmol/L NADPH 的16%。在反应体系中加入1.5% BSA明显促进产物的生成。P450的专一性抑制剂PBO浓度达到1 mmol/L时,可抑制酶90%的活性。棉铃虫取食含0.25%苯巴比妥钠的食物72 h后,O-脱甲基酶活性是对照组的1.73倍。     

MOLECULAR MECHANISMS OF TARGET RESISTANCE IN THE ORGANOPHOSPHATE- AND PYRETHROID-RE-SISTANT HELICOVERPA ARMIGERA (HUBNER)

Abstract  The molecular mechanisms of target resistance, i. e. acetyicholinesterase (AChE) and sodium channel insensitivity, in the organophosphate(0P)- and pyrethroid(Py)-resistant (R) Helicoverpa armigera were investigated. The activity and V_max of AChE from R strain were 1.09– and 1.23-fold of the susceptible(S) strain respectively, but the K_M value of AChE in R strain was only 0.67-fold of S stain. The K_i values of AChE from the R strain were 0.44 for DDVP and 0.50 for malathion respectively, as compared with those of the S strain. These data showed that the AChE from R strain might be qualitatively altered. The knockdown resistance ( kdr ) of the resistant H. armigera was also identified by PCR technique. The fragments of IIS6, linker of 11–111 and a part of IIS5-IIs6 in the sodium channel were cloned and sequenced, and then compared to amino acid sequences from the R and S strains. and other insect species. There was no difference to be found at amino acid level in the above fragments cloned. It was suggested that the Rdr was not involved in the resistance of R strain.     

棉铃虫抗药性的生理生化机制研究

本文报道了棉铃虫Helicoverpa armigera田间抗性种群对杀虫剂抗药性的生理生化机制。抗性种群(HJ-R)5龄幼虫羧酸酯酶、谷胱甘肽转移酶、多功能氧化酶活力均明显高于相对敏感种群(HD-S)。两种群乙酰胆碱酯酶对杀虫剂敏感性没有显著差异。HJ-R种群的腹神经索对氰戊菊酯表现了2-3倍的神经不敏感性。HJ-R种群对氨基甲酸酯类杀虫剂的抗性主要是由代谢机制引起,其中多功能氧化酶可能起主导作用;对菊酯的抗性是由多功能氧化酶、酯酶、以及神经不敏感性几个因子综合作用的结果。     

棉铃虫4龄幼虫的摄食行为和中肠蛋白酶活性的变化

通过测定棉铃虫4龄幼虫,每隔12 h的摄食量、体重净增量以及丝氨酸蛋白酶活性的变化,揭示了它的取食行为及中肠蛋白酶活性的变化规律。结果表明:棉铃虫4龄幼虫取食及消化呈有规律的变化,蜕皮后4龄初,摄食量、体重净增量、类胰蛋白酶、类胰凝乳蛋白酶和总蛋白酶活性均逐渐增加;进入中期(36～48 h),各项指标达到最高值;其后,随着摄食量的下降,各项指标逐渐下降。同时, 连续观察幼虫取食高峰期的取食行为6 h,结果表明: 其间一次连续取食的平均时间为(3.6±0.4) min/次, 总平均取食时间为(62.4±8.9) min,约占整个时间的1/6。该文还对棉铃虫4龄幼虫不同时段取食行为与蛋白酶活性变化之间的相关性及调控机制作了初步讨论。     

大豆胰蛋白酶抑制剂与棉酚或丹宁混用对棉铃虫中肠蛋白酶和生长率的影响

本文报告了大豆胰蛋白酶抑制剂(STl)与棉酚、丹宁酸单一和协同作用对棉铃虫Helicoverpa armigera(Hubner)幼虫中肠蛋白酶活性和生长速率的影响。在离体条件下,STI、棉酚和丹宁酸均对中肠蛋白酶有抑制作用,以STI的作用最强。活体试验表明,人工饲料中0.84%(干重)的S丁I对强碱性类胰蛋白酶活力有显著抑制作用;0.3%丹宁酸则对弱碱性类胰蛋白酶和总蛋白酶活力有显著抑制作用;0.3%棉酚对几种蛋白酶活力的影响均不显著。三者均能显著抑制幼虫的生长,而Sn与棉酚或丹宁酸的协同作用比三者的单独作用更能有效地抑制幼虫的生长发育和中肠蛋白酶活性。