棉铃虫对转Bt基因棉的抗性筛选及遗传方式的研究

通过室内筛选获得了棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)对转Bt基因棉的抗性种群,并在此基础上进行了抗性遗传方式的研究。试验结果表明：经16代筛选,棉铃虫对转Bt基因棉的抗性倍数上升到43.3倍。筛选过程中,棉铃虫7日龄幼虫的体重和成虫羽化率变化明显,被选为确定筛选剂量的标准。敏感与抗性棉铃虫杂交,正交、反交的显性度都小于0、杂交过程中雌雄性比基本接近1∶1、假设抗性基因为单基因时的χ²值较低,因此,初步认为棉铃虫对转Bt基因棉的抗性是常染色体单基因控制的不完全隐性遗传。     

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。     

棉铃虫取食转Bt棉后蛹的抗寒力测定

在棉铃虫HelicoverpaarmigeraH櫣bner人工饲料中分别添加转Bt基因棉叶粉和常规棉叶粉饲喂幼虫,经滞育诱导后,发现2个处理间棉铃虫蛹的滞育率相似,2个处理间滞育蛹的自由水和结合水含量没有差异;但取食含Bt棉叶粉人工饲料的棉铃虫滞育蛹的过冷却点和结冰点显著高于对照组,蛹重及与抗寒性有关的脂肪和糖原含量均显著低于对照组。     

棉铃虫对转Bt基因棉的抗性及其治理策略研究进展棉铃虫对转Bt基因棉的抗性及其治理策略研究进展

简述了苏云金杆菌Bacillus thuringiensis（Bt）毒素的作用方式及杀虫机理,分析了Bt棉种植过程中面临的生态风险。综述了昆虫对Bt毒素的抗性机理、监测方法及治理策略方面的研究进展。棉铃虫对Bt棉的抗性可能主要与中肠上皮细胞膜上的特异性结合受体中结合位点的改变有关。在多种抗性治理策略中,庇护所策略被公认为是目前最有效的并已广泛采用的抗性治理措施。应针对Bt棉在我国的种植情况,在棉铃虫还未在田间表现出抗性以前,制定合理的抗性预防、治理措施。     

转Bt基因棉挥发性气味的化学成分及其对棉铃虫的电生理活性

报道了对转Bt基因棉“GK-12”及其常规棉亲本“泗棉3号”挥发性化学物质的分析结果,以及棉铃虫对Bt棉挥发性化学物质的电生理反应,以期为抗虫棉的生态学和安全性评价提供化学生态学的证据。结果表明,在7～8个真叶期,转Bt基因棉的α-蒎烯和β-蒎烯的相对含量比常规棉高许多,倍半萜烯C和一个含量很低的化合物（该化合物对棉铃虫有电生理活性）是常规棉所没有的。转基因Bt棉的挥发性物质中有9个化合物可引起棉铃虫的触角电位反应。     

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。     

Antennal response of cotton bollworm (Heliocoverpa armigera) to volatiles in transgenic Bt cotton

Abstract:  Volatile compositions in transgenic Bt cotton variety 'GK-97' and its parental variety 'Simian No. 3' were analysed, and antennal response of cotton bollworm ( Heliocoverpa armigera ) to the volatiles were investigated. Volatile components in Bt cotton and regular cotton were almost same, except for absence of a sesquiterpene and a minor unknown compound in regular cotton. The results of gas chromatography-electroantennographic detection (GC-EAD) experiments showed that cotton bollworm antennae responded to seven compounds and two minor unknown compounds in Bt volatiles, among which concentrations of α -pinene and β -pinene in Bt cotton were relatively higher than those in regular cotton, and one minor unknown compound was absent in regular cotton.     

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。     

转基因抗棉铃虫抗草甘膦棉花对棉铃虫的抗虫性及对二种地老虎幼虫生长发育的影响

为了明确转Bt Cry1A+CP4EPSPS基因抗棉铃虫抗草甘膦棉花对棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)的抗性水平及对八字地老虎Amathes c-nigrum和黄地老虎Agrotis segetum的影响,作者用转基因棉花和非转基因棉花叶片对棉铃虫、八字地老虎和黄地老虎幼虫进行了室内饲养观察。结果表明,转基因抗棉铃虫抗草甘膦棉花对新疆南部第2代棉铃虫表现为中抗,幼虫校正死亡率为70.4%;棉花叶片在整个生育期均能表达Bt毒蛋白,整个生育期Bt毒蛋白含量呈逐渐降低的趋势。转基因抗棉铃虫抗草甘膦棉花对八字地老虎幼虫有强烈的毒杀作用,可以引起幼虫大量死亡,对存活幼虫的生长发育也有明显的抑制作用,幼虫发育迟缓,不能顺利化蛹;但对黄地老虎幼虫没有明显的影响,幼虫可以正常生长。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

河北转Bt基因棉田棉铃虫对杀虫剂的抗性及相关酶活性的变化

为明确河北省推广种植植转Bt基因抗虫棉（简称Bt棉）后, 棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)对常用杀虫剂的抗药性水平及其生化机理, 2011-2012年采用点滴法对保定南郊、 沧州南皮、 邢台巨鹿3个地区的田间种群以及敏感种群进行了室内毒力测定, 并采用生化分析法对4个种群相关的羧酸酯酶（carboxylesterase, CarE）、 谷胱甘肽S 转移酶(glutathione S-transferases, GSTs)和乙酰胆碱酯酶(acetylcholinesterase, AChE)的活性进行了研究。结果表明: 3个田间种群对高效氯氰菊酯和氰戊菊酯处于中至高抗水平, 抗性倍数为20.02~73.70倍; 对灭多威处于低至中抗水平, 抗性倍数为6.27~11.84倍; 对高效氯氟氰菊酯(抗性倍数: 1.07~4.20倍), 辛硫磷、 毒死蜱和马拉硫磷(抗性倍数: 1.00~2.69倍), 以及氯虫苯甲酰胺（抗性倍数: 2.00~3.67倍）均处于敏感水平。3个田间种群的CarE, GSTs和AChE活性分别是敏感种群的1.06~1.23, 1.20~1.63和1.15~1.23倍, 这可能与其对高效氯氰菊酯、 氰戊菊酯和灭多威产生的抗性有关。     

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。     

人工释放赤眼蜂对棉铃虫的防治作用及相关生态效应

1998～2000年在河北省南皮县棉区转Bt基因棉田及常规棉田中设置4种不同的组合处理,通过释放螟黄赤眼蜂控制棉铃虫的方法,减少化学农药的使用,达到提升和增强自然生物控制力的生态效应;并以不采取任何防治措施的常规棉田为常规棉对照田。研究表明：（1）转基因棉和常规棉棉田中自然寄生率随棉铃虫世代的增加而逐渐升高,2、3和4代棉铃虫卵被寄生率范围分别为13.3%～14.3%、26.7%～28.2%和60.8%～61.4%。（2）棉铃虫2代期,在常规棉综防田释放赤眼蜂2次,其寄生率为46.4%, 比未释放赤眼蜂的转基因棉棉田和常规棉对照田提高33.1%和32.1%; 3代期,转基因棉棉田释放赤眼蜂1次,其寄生率与常规棉综防田释放4次的效果相当,分别为73.7%和68.1%;但与转基因棉不放蜂田、常规棉化防田及对照田相比,分别提高45.5%、61. 8%和47.0%;4代期,无论放蜂与否,各处理棉田中的寄生率除化防田外（52.1%）均在60%以上。（3）常规棉化防田棉铃虫2代和3代期,分别使用农药2和3次,其自然寄生率分别为5.5%和11.9%,与对照田相比,分别降低8.8%和14.8%;与常规棉综防田相比,分别降低40.9%和56.2%;释放赤眼蜂的效果与施药时间有关,放蜂后1天内施药,寄生率仅为12.5%,施药后2天放蜂,寄生率达45.6%。（4）转基因棉棉田棉铃虫累计数和百株蕾铃被害数比常规棉综防田分别减少74.8%和73.8%,捕食性天敌增加63.0%;放蜂Bt棉田比不放蜂Bt棉田棉铃虫累计数、百株蕾铃被害数分别减少61.8%和33.3%;常规棉综防田棉铃虫累计数、百株蕾铃被害数、农药使用量比化防棉田分别减少29.7%、43.4%和60.0%,捕食性天敌数量增加63.0%。（5）转基因棉田和综防棉田的益害比（捕食性天敌/植食性害虫）分别为0.47∶1和0.30∶1, 而化防棉田为0.24∶1。上述结果表明释放赤眼蜂可弥补抗虫棉后期抗性减弱的不足,增加田间自然天敌的数量,提高对棉田害虫的自然控害功能。     

转基因棉Bt毒蛋白含量与抗棉大卷叶螟效果间的关系分析

棉大卷叶螟Sylepta derogata Fabricius为近年来长江流域棉花中后期的一种重要害虫。在其危害盛期测定了8种转基因棉叶片Bt毒蛋白的含量与受害程度,在此基础上就转基因棉对棉大卷叶螟的抗虫性采用不同抗性指标相结合的方法进行了综合评估,同时对转基因棉对棉大卷叶螟的抗虫效果与毒蛋白含量的相关性进行分析。结果表明:各转基因棉品种的不同部位叶片的毒蛋白含量呈现顶叶最高,功能叶次之,老叶含量最低的趋势。抗蚜8017和SGK321 2个转基因棉品种的棉叶毒蛋白表达量相对较低,平均值在120μg/g以下,对棉大卷叶螟的抗性级别均为中抗。其它供试转基因棉棉叶毒蛋白表达量均值在150μg/g以上,抗性级别也均为高抗,而非转基因棉泗棉3号与石远321对棉大卷叶螟不具抗性。转基因棉对棉大卷叶螟的抗性水平与毒蛋白含量呈正相关。     

新疆棉区田间棉铃虫种群对Bt Cry1Ac毒蛋白的敏感性研究

为了明确新疆棉区棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)种群对Bt Cry1Ac毒蛋白的敏感性变化,本次研究采用单雌系F1/F2代诊断剂量法于2013-2019年连续监测了新疆库尔勒市棉铃虫种群对Cry1Ac毒蛋白的抗性频率以及种群敏感度的变化.结果表明,2013-2019年新疆库尔勒市棉铃虫种群...     

Comparing the predatory performance of green lacewing on cotton bollworm on conventional and Bt cotton

We compared the survival of Helicoverpa armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae) eggs and larvae on Bt and conventional cotton, in the presence or absence of the generalist predator, green lacewing larvae, Mallada signatus, (Schneider) (Neuroptera: Chrysopidae). In small arenas, green lacewings consumed a similar number of H. armigera eggs (ave. 15.8 ± 1.3 on conventional, 12.6 ± 1.4 on Bt cotton per predator over 24 h) and larvae (ave. 6.8 ± 0.7 conventional, 6.5 ± 0.8 Bt per predator over 24 h) whether on Bt or conventional cotton leaves. Likewise, similar numbers of eggs were consumed by each lacewing larva searching whole plants of either Bt (ave. 15.5 ± 0.6 of 49 over 24 h) or conventional (ave. 13.6 ± 1.1 of 49 over 24 h). On conventional plants over 72 h, survival of H. armigera larvae was 72.8% and decreased to 37.7% when lacewings were present, giving a net consumption rate of 35.1% (8.6 prey per predator over 72 h). On Bt cotton plants, 13.6% of the H. armigera larvae survived after 72 h and this decreased to 1.7% when lacewings were present. This combination of mortality factors operated synergistically. Helicoverpa armigera larvae moved to fruiting structures on conventional or Bt cotton but failed to survive in the squares (young flower buds) when the impacts of Bt and lacewings were combined. The removal of first to second instar H. armigera larvae from squares of Bt cotton by predators has the potential to reduce immediate pest damage and, perhaps more importantly, remove potentially Bt‐resistant genotypes.