转Bt基因棉田与常规棉田节肢动物群落多样性的比较研究

研究了在棉花生长的早期、中期和后期转Bt(bacillus thuringiensis)基因棉和常规棉两种棉田的节肢动物群落、害虫亚群落和天敌亚群落多样性。结果表明,GK-12未防治区的节肢动物群落多样性指数和害虫亚群落的多样性指数在棉花生长前期和后期要高于泗棉3号未防治区;GK未防治区的天敌亚群落多样性指数在棉花生长后期高于泗棉3号未防治区,在棉花生长的早期和中期,两者的大小没有表现出显著性差异。对影响棉田生态系统3种多样性指数的因子的方差分析表明,棉花品种和化学防治措施的共同作用是影响棉田生态系统节肢动物群落和天敌亚群落多样性指数的主要因子。     

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。     

2009-2013年Bt棉田节肢动物群落多样性动态变化

研究多年种植转Bt基因棉花对棉田节肢动物群落昆虫结构与组成、生物多样性的影响,明确其变化趋势,可为棉田害虫综合治理与生态调控、转Bt基因棉花环境安全性评价提供科学借鉴。于2009-2013年连续5年对转Bt基因棉花中棉所41和非转基因棉花中棉所49棉田节肢动物群落进行了系统调查,并结合5a气象因子的变化,分析了5年内棉田节肢动物群落相关参数的变化趋势。结果分析表明,2009-2013年中棉所41棉田昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落所属目数有所上升,但差异不显著;所属科数、物种数、个体总数均呈现先上升后下降的趋势,个别年份差异显著,其余年份基本保持不显著的波动水平;昆虫群落和害虫亚群落多样性指数呈下降的趋势,至2013年下降达到显著水平,其余年份之间差异不显著,天敌亚群落多样性指数无显著变化;昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落均匀性指数无显著变化;昆虫群落和害虫亚群落优势集中性指数有所上升,至2013年差异达到显著水平,天敌亚群落优势集中性各年份间无显著变化;与中棉所49棉田相比,相同年份中棉所41棉田昆虫群落、害虫亚群落和天敌亚群落结构与组成、多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数均无显著差异。可见,短期内非剧烈天气变化对转基因棉田节肢动物群落、害虫亚群落和天敌亚群落在结构与组成、生物多样性方面没有明显的影响。     

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。     

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.     

Exposure of arthropod predators to Cry1Ab toxin in Bt maize fields

Abstract.  1. To assess the risks of an insect-resistant transgenic plant for non-target arthropods, it is important to investigate the exposure of non-target species to the transgene product. Exposure of predators in the field depends on the toxin levels in food sources, their feeding ecology and that of their prey.
2. To verify the transmission of Cry1Ab toxin through the food chain, and thus exposure of predators in the field, samples from different plant tissues, herbivores, and predators in Bt maize fields in Spain (Event 176) were collected at different periods over the season and the toxin content was measured using ELISA. Complementary laboratory studies were performed with the omnivorous predator Orius majusculus to assess the toxin uptake and persistence after feeding on variable Bt-containing food sources.
3. Field results revealed that toxin content in some herbivores was negligible (aphids, thrips, leafhoppers) compared with those in spider mites. The latter herbivore only occurred after pollen shed and contained three times greater toxin levels than Bt maize leaves.
4. Data confirmed that the Bt toxin can be transferred to predators, that is to say to Orius spp., Chrysoperla spp., and Stethorus sp. This only applied when Bt maize pollen or spider mites were available. The passage of Bt toxin to O. majusculus via these two food sources was also confirmed in the laboratory. Contrastingly, some predators in the field (hemerobiids, Nabis sp., Hippodamia sp., Demetrias sp.) contained no or negligible toxin levels even when pollen or spider mites were present.
5. Besides essential information for exposure assessment of numerous arthropod predators, this study provides an insight into the feeding ecology of different arthropods in the maize system.     

Effect of farm management practices in the Bt toxin production by Bt cotton: evidence from farm fields in China

Based on farm field plot level survey data and laboratory test, we examine the determinants of the expression of Bt toxin in China’s Bt cotton production. The results show that the expression of Bt toxin differs significantly among varieties. Even for the same variety the expression of Bt toxin also varies substantially among villages and among farmers in the same village. Econometric analyses show that after controlling for the effects of varieties and locations (or villages), farm management, particular applications of phosphate and potash fertilizers, and manure, has significant positive effects on Bt toxin expression in farmer’s fields. In contrast to previous studies which showed that nitrogen fertilizer has a positive impact on expression of Bt toxin, this study shows that nitrogen fertilizer has no significant impact on expression of Bt toxin in farmer’s fields. On the other hand, the expression of Bt toxin has a positive relationship with phosphate fertilizer, potash fertilizer and manure application.     

转EPSPS基因抗除草剂玉米CC-2对田间节肢动物多样性的影响

【背景】转基因手段已成为改良玉米品种的重要途径之一,具有诸多优点的转基因玉米越来越受到人们的青睐。转基因玉米带来巨大经济和社会效益的同时,其安全风险问题也引发人们广泛关注,因此有必要对转基因玉米进行生物多样性影响评价。【方法】采用直接观察法和陷阱法对种植转EPSPS基因抗除草剂玉米CC-2及其对应的非转基因对照郑58的田间节肢动物进行调查,分析其群落组成、群落结构及主要类群动态。【结果】转基因玉米CC-2无论是喷施除草剂还是不喷施除草剂处理,与其对应的非转基因对照郑58相比,田间节肢动物群落组成、群落结构,以及田间主要节肢动物类群动态均无显著差异。【结论与意义】初步认为转EPSPS基因抗除草剂玉米CC-2对节肢动物多样性无安全风险,为转EPSPS基因抗除草剂玉米的推广提供一定生态安全数据。     

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。     

不同作物布局方式对转基因抗虫棉田节肢动物群落结构的影响

比较了不同作物布局下转基因抗虫棉田节肢动物的群落结构.结果表明,与单作棉田相比,蔬菜-棉花、果树-棉花及花生-棉花布局的棉田节肢动物群落、植食性害虫亚群落和天敌亚群落的物种数均增加,中性节肢动物的数量均有增加;蔬菜-棉花和花生-棉花布局的棉田植食性害虫个体数量增加;蔬菜-棉花和果树-棉花布局的棉田天敌个体数量增加.花生-棉花和果树-棉花布局棉田的节肢动物群落相似性最大;而单作棉田与蔬菜-棉花布局棉田的节肢动物群落相似性最小.R啨nyi多样性指数表明,与单作棉田相比,蔬菜-棉花布局棉田节肢动物群落多样性较低,害虫亚群落多样性较低;果树-棉花布局棉田节肢动物群落多样性较高,天敌亚群落多样性较高;花生-棉花布局棉田节肢动物群落多样性较高,害虫亚群落多样性较高.果树-棉花布局是值得推广的转基因抗虫棉田布局方式.     

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。     

江苏通州棉田捕食性节肢动物多样性的历史动态比较

农业生态系统中天敌多样性的保护和维持是当前生物多样性科学研究中的薄弱环节。作者对江苏通州市1970’s后期到1980’s前期和近年(2003~2004)棉田中捕食性节肢动物的多样性作了比较研究。调查表明,1970’s后期到1980’s前期,通州市棉田生态系统中常见的捕食性节肢动物的主要优势种维持在10余种。2003~2004年,在同一区域,采用相同的方法进行调查。结果表明,棉田的天敌物种多样性锐减,仅有龟纹瓢虫、草间小黑蛛等少数几类天敌。对棉田天敌的物种多样性锐减的原因作了初步的定性分析。     

转Bt基因棉田蜘蛛的时空动态及控害作用

1998-1999年在河北棉区系统调查转Bt基因棉棉田中的蜘蛛发生时空的研究结果表明,在转Bt基因棉田中,全年百株累计数量为3984头,占棉田总捕食性天敌数量的49.7%。其中优势蜘蛛温室希蛛,狼蛛和草间小黑蛛分别占53.6%,16.7%和18.6%。季节动态表现为棉田前期少,中,后期多,最高可达百株454头;棉株下部和地面的蜘蛛增加快,而上,中部蜘蛛增加慢,空间分布表现为下部和地面占优势,丰富度分别为0.464和0.303,而上部蜘蛛的丰富度仅为0.067。地面蜘蛛中以狼蛛和草间小黑蛛占优势,分别占52.6%和40.6%。基于蜘蛛的数量,时空动态及与棉铃虫的配合程度认为,对棉铃虫起主要控制作用的为草间小黑蛛,温室希蛛和卷叶蛛,分别占蜘蛛总控制指数的41.3%,25.2%和10.9%。其中2代棉铃虫发生期,草间小黑蛛贡献最大。占67.7%。3代棉铃虫发生期,温室希蛛和草间小黑蛛分别占29.0%和25.4%的贡献率,4代棉铃虫发生期温室希蛛起主要作用。占45.3%的贡献率。     

不同调查方法对转基因棉田节肢动物群落构成及生物多样性的影响

【目的】明确不同生育期调查方法对棉田物种结构和生物多样性的影响,以期选择合适的生育期调查方法开展转基因棉花的安全性研究。【方法】于2016和2017年,选择2个新型转基因棉花(GGK2,N15-5)及其亲本(K312,J14)为材料,使用3种调查方法对棉田节肢动物群落进行调查:(1)在整个生育期每7 d调查一次(5月上旬—9月中下旬);(2)主要生育期调查(5月中旬、6月中旬、7月中旬、8月中旬和9月中旬)和(3)6月中旬—8月下旬期间的3个棉铃虫发生高峰期调查。计算出不同调查方法下的棉田节肢动物群落个体总数、物种丰富度、多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数。【结果】3种方法对物种个体总数和物种丰富度影响最大,第1种方法数值最大,第3种方法数值最小。2016年,转抗除草剂基因棉田(GGK2)与其亲本(K312)相比,3种调查方法得到的物种个体总数在节肢动物群落和害虫亚群落差异显著,其他指数无差异。此外,2016年与2017年相比,相同棉田中的多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数均无明显差异。【结论】不同生育期调查方法仅对物种个体总数和物种丰富度有影响,而对多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数无显著影响。因此,在转基因生物安全研究中可根据不同的研究目的选择合适的生育期开展调查。     

转Cry1Ac+Cry2Ab棉花生长势及其对棉田节肢动物物种丰富度的影响

【背景】转基因棉花在商业化种植之前,必须评价其环境安全性。其中新型棉花材料的生存竞争能力和对物种丰富度的影响是评价的重要内容。【方法】以转Cry1Ac＋Cry2Ab基因棉为试验材料,转Cry1Ac棉花中棉所41和非转基因棉花中棉所49为对照品种,分别于2014年5~9月对棉花株高、主茎叶片数、叶绿素含量、比叶面积、果枝数、蕾铃数等生长参数进行比较,同时对二代、三代和四代棉铃虫发生期棉田物种丰富度进行系统调查。【结果】转Cry1Ac＋Cry2Ab棉花的生长势与转Cry1Ac棉花和非转基因棉花基本相当,没有表现出明显的竞争优势;产量构成参数在成铃和脱落等方面比非转基因棉表现出良好的优势。对棉田节肢动物物种丰富度的影响表明,转Cry1Ac＋Cry2Ab棉花对靶标害虫棉铃虫具有良好的控制效果,对主要刺吸性害虫棉蚜、棉蓟马、烟粉虱、绿盲蝽与天敌龟纹瓢虫、草间小黑蛛、草蛉和小花蝽等的种群丰富度在个别时期有所影响,但总体上与转Cry1Ac棉田和非转基因棉田没有显著性差异。【结论与意义】转Cry1Ac＋Cry2Ab棉花无竞争优势,但目标性状优势较好;对棉田节肢动物物种丰富度无明显影响。研究结果为新型转Cry1Ac＋Cry2Ab棉花对棉田环境安全方面的研究进一步补充了内容,为转基因棉花的环境安全评价提供科学数据。     

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.