对Bt蛋白敏感敏感和敏感的棉铃虫中肠细菌群落的比较

摘要：【目的】通过比较Cry1Ac蛋白抗性及敏感棉铃虫中肠细菌群落的结构组成,研究中肠微生物是否与棉铃虫Bt抗性产生有关。【方法】首先提取了棉铃虫中肠微生物基因组DNA,通过PCR扩增获得了16S rDNA全长片段及V3区。采用基于16S rDNA 的免培养技术—16S rDNA文库建立和变性梯度凝胶电泳（DGGE）研究了国内特有的Bt抗性和敏感品系棉铃虫中肠细菌群落组成,并对其进行分析和比较。【结果】16S rDNA文库测序结果表明,抗性品系与敏感品系棉铃虫中肠细菌群落特别是优势菌群非常相似,但在部分劣势菌群上存在差异。抗性品系中主要优势菌有：不可培养微生物（Uncultured bacterium）占56.4%,鹑鸡肠球菌（Enterococcus gallinarum）占17.0%,铅黄肠球菌（Enterococcus casseliflavus）占17.0%;敏感品系中主要优势菌为不可培养微生物（Uncultured bacterium）60.2%,鹑鸡肠球菌（Enterococcus gallinarum）占19.3%,铅黄肠球菌（Enterococcus casseliflavus）占14.7%。随后进行的PCR验证表明,部分有差异的劣势菌在两种品系虫体都存在。DGGE图谱分析表明,这两个品系棉铃虫中肠菌群相似性达到92.3%。【结论】敏感品系与抗性品系棉铃虫肠道菌群组成极其相似,推测抗性的产生与肠道微生物无直接关系。     

棉铃虫对不同Bt蛋白的抗性及交互抗性研究

【目的】棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)对Bt(Bacillus thuringiensis)的抗性问题是阻碍Bt抗虫棉持续发展的关键,探究棉铃虫对不同Bt蛋白的抗性演化趋势及交互抗性,可为选择合适的抗虫棉花备选基因提供参考。【方法】在室内通过连续多代筛选,获得了5个对Bt具有不同抗性的品系,利用饲料混合法测定了这些品系棉铃虫的交互抗性。【结果】经筛选后棉铃虫对Cry1Ac产生了超高水平的抗性、对Cry2Ab、Vip3Aa产生了超低抗性(耐性);Cry1Ac抗性棉铃虫停止筛选而换成Cry2Ab或Vip3Aa继续筛选后,棉铃虫对Cry1Ac抗性水平明显降低,对Cry2Ab或Vip3Aa产生低抗或超低抗性(耐性)。Cry1Ac抗性棉铃虫对Cry1Ab敏感性显著降低,而对Cry2Ab、Cry2Ah及Vip3Aa敏感性变化不显著;Cry2Ab抗性品系棉铃虫对Cry1Ac敏感性显著降低;Vip3Aa抗性品系棉铃虫对Cry1Ac敏感性变化不显著。说明Cry1Ac与Cry1Ab间存在明显交互抗性,与Cry2Ah、Vip3Aa没有交互抗性;而Cry2Ab与Cry1Ac间存在不对称的交互抗性。【结论】在筛选新杀虫基因或叠加基因时,应充分考虑抗性发展及交互抗性问题,Cry2Ah、Vip3Aa是治理Cry1Ac抗性棉铃虫或与Cry1Ac叠加最优的选择。     

羧肽酶在Bt抗性棉铃虫中肠的表达分析

本研究利用实时定量PCR技术检测了对Bt(Bacillus thuringiensis)Cry1Ac敏感和抗性品系棉铃虫Helicoverpa armigera中肠羧肽酶(carboxypeptidase)的mRNA表达,发现在抗性品系中羧肽酶表达量明显下降(约2.6倍);中肠汁液中羧肽酶酶活测定结果表明,抗性品系羧肽...     

Bt杀虫蛋白处理后二化螟幼虫中肠细菌群落的变化

【目的】为探讨经Bt杀虫蛋白处理后二化螟Chilo suppressalis(Walker)幼虫中肠细菌群落的差异。【方法】本研究对采自北京(BJ)和福州(FZ)2个地区在室内分别经过未用Bt杀虫蛋白和使用Bt杀虫蛋白(Cry1Ab,Cry1Ac和Cry1Ca)多代汰选条件下的二化螟幼虫中肠进行解剖,采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)和Illumina Mi Seq技术测序平台对3个处理组(BJCry1Ab,BJCry1Ac和FZ1Ca)和2个对照组(BJCK和FZCK)中肠细菌的16S r DNA V3可变区进行电泳检测和高通量测序。【结果】DGGE图谱显示,5个不同处理组的细菌不仅丰富度存在差异,同时同种细菌在不同处理组中的比例也存在差异。高通量测序结果表明,优势菌为厚壁菌门(Firmicutes)的肠球菌属Enterococcus,其次为乳杆菌属Lactobacillus和芽孢杆菌属Bacillus,以及变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。同一地区的二化螟种群,Bt杀虫蛋白处理组(BJCry1Ab,BJCry1Ac和FZ1Ca)的二化螟幼虫与对照组(BJCK和FZCK)相比,优势菌肠球菌属Enterococcus比重均有所增加,而乳杆菌属Lactobacilluss所占比重均有所降低。北京和福州这2个地区未用Bt杀虫蛋白处理的对照组之间肠道菌落的结构也存在一定差异。【结论】经Bt杀虫蛋白处理后二化螟幼虫中肠细菌群落的丰富度出现变化,推测可能与二化螟取食不同Bt杀虫蛋白、地理位置差异以及饲养代数不同有关。     

氰戊菊酯和苯巴比妥钠对敏感和抗性棉铃虫中肠多功能氧化酶系的诱导作用

用苯巴比妥钠（2mg/g）和氰戊菊酯（0.2mg/g）拌饲料处理,对敏感品系棉铃虫Helicoverpa armigera中肠的细胞色素P450和细胞色素c还原酶含量均具有明显的诱导作用（两者都使细胞色素P450含量提高了2.24倍,使细胞色素c还原酶的含量分别提高1.33和1.40倍）,但对细胞色素b5诱导作用不显著（仅为对照的1.23和1.15倍）;此外,苯巴比妥钠对敏感棉铃虫中肠的艾氏剂环氧化酶活性和甲氧试卤灵-O-脱甲基酶活性也有显著的诱导作用（分别提高了2.75和2.66倍）,但对7-乙氧香豆素-O-脱乙基酶活性没有诱导作用,而氰戊菊酯对敏感棉铃虫中肠的艾氏剂环氧化酶活性则有2.02倍的诱导作用。同一浓度的苯巴比妥钠和氰戊菊酯使抗性品系棉铃虫中肠的细胞色素P450含量分别提高1.21和1.15倍,使细胞色素c还原酶含量分别提高1.48和1.86倍（差异显著）,但是细胞色素b₅含量没有明显变化（分别为对照的1.15和0.98倍）;此外,氰戊菊酯能使抗性棉铃虫中肠的艾氏剂环氧化酶活性提高1.53倍,但苯巴比妥钠对该酶活性则有明显抑制作用。     

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。     

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。     

棉铃虫对氰戊菊酯抗性和敏感品系的选育

用氰戊菊酯对来自阳谷的棉铃虫(YG)Heliothis armigera(Hubncr) 进行抗性晶系的筛选。在15代期间经过9代的室内选育,获得抗性品系(Fcn-R),抗性倍数高达2“3倍,筛选后F₁₅代LD₅₀值(24.1412μg/头)比筛选前F1代lD₅₀值(0.2020μg/头)提高了119.5倍。对来自偃师的棉铃虫(YS)进行了连续两代单对筛选,得到敏感品系(Fen-S),敏感晶系的LD50值为0.0116μg/头,接近1983年东台敏感晶系的LD₅₀值(0.0098μg/头)Fcn-R抗性晶系筛选前后分别测定了七种杀虫剂的剂量-死亡回归线,发现Fen-R抗性品系对溴氰菊酯[LD₅₀(Fen-R)/LD₅₀(YG)=5.2X] 和氯氰菊酯(2.5X)具有一定程度的交互抗性;而对功夫菊酯(0.66X),氯菊酯(0.89x)、灭多威(0.74X)及久效磷(1.5x)没有交互抗性。氰戊菊酯加Pb的增效试验结果表明棉铃虫对氰戊菊酯的抗性主要是由于多功能氧化酶的代谢作用。毒理学资料还暗示抗性为多因子(基因)的。     

不同Bt蛋白对棉铃虫存活率和生长发育的影响

【背景】在我国Bt棉主要以Cry1Ab或Cry1Ac为主,其他新型Bt基因未被转入棉花中用来控制害虫,然而大面积种植单价Bt基因的棉花,将可能会大大增加靶标害虫对该类型Bt棉花抗性频率,因此研究其他新型Bt蛋白对靶标害虫的控制作用显得十分必要。【方法】采用蛋白混入人工饲料的生物测定方法,在室内测定了6种Bt蛋白对棉铃虫初孵幼虫的毒力,比较了浓度为1.0μg·g-1时不同Bt蛋白对棉铃虫幼虫生长发育的影响。【结果】毒力测定结果表明,不同Bt蛋白对棉铃虫初孵幼虫的毒力不同,LC50值由低到高依次为Cry1Ab 0.065μg·g-1、Cry1Ac 0.074μg·g-1、Cry2Ab 0.133μg·g-1、Cry2Aa 11.670μg·g-1、Cry1Ah 13.010μg·g-1和Cry1Ca20μg·g-1。生长发育测定结果表明,Cry1Ab和Cry1Ac对棉铃虫幼虫的生长发育影响最大,Cry2Ab次之;Cry1Ah和Cry2Aa对1龄幼虫的校正死亡率和体重抑制率差别不大,但对2龄幼虫的差异较大,Cry1Ah处理2龄幼虫后体重和生长发育参数与Cry2Ab接近,而Cry1Ca对棉铃虫幼虫生长发育几乎没影响。【结论与意义】Cry1Ah、Cry2Aa和Cry2Ab的毒力不如Cry1Ac和Cry1Ab,但仍可以作为控制棉铃虫幼虫的替代策略。     

不同Bt蛋白对棉铃虫存活率和生长发育的影响

在我国Bt棉主要以Cry1Ab或Cry1Ac为主,其他新型Bt基因未被转入棉花中用来控制害虫,然而大面积种植单价Bt基因的棉花,将可能会大大增加靶标害虫对该类型Bt棉花抗性频率,因此研究其他新型Bt蛋白对靶标害虫的控制作用显得十分必要。采用蛋白混入人工饲料的生物测定方法,在室内测定了6种Bt蛋白对棉铃虫初孵幼虫的毒力,比较了浓度为1．0μg· g-1时不同Bt蛋白对棉铃虫幼虫生长发育的影响。毒力测定结果表明,不同Bt蛋白对棉铃虫初孵幼虫的毒力不同,LC50值由低到高依次为Cry1Ab 0．065μg· g-1、Cry1Ac 0．074μg· g-1、Cry2Ab 0．133μg· g-1、Cry2Aa 11．670μg· g-1、Cry1Ah 13．010μg· g-1和Cry1Ca＞20μg· g-1。生长发育测定结果表明,Cry1Ab和Cry1Ac对棉铃虫幼虫的生长发育影响最大,Cry2Ab次之;Cry1Ah和Cry2Aa对1龄幼虫的校正死亡率和体重抑制率差别不大,但对2龄幼虫的差异较大,Cry1Ah处理2龄幼虫后体重和生长发育参数与Cry2Ab接近,而Cry1Ca对棉铃虫幼虫生长发育几乎没影响。Cry1Ah、Cry2Aa和Cry2Ab的毒力不如Cry1Ac和Cry1Ab,但仍可以作为控制棉铃虫幼虫的替代策略。     

敏感和抗性棉铃虫对溴氰菊酯毒力反应的机理研究

通过生物测定和生物化学方法比较了棉铃虫玎Helicoverpa armigera敏感和抗性种群对溴氰菊酯毒力反应及其3种解毒酶的差异。结果表明,田间抗性种群和室内药剂汰选的抗性种群对溴氰菊酯均有较高的抗性,其抗性倍数分别达到195.8和37 375倍。水解酯酶和多功能氧化酶是导致棉铃虫对溴氰菊酯产生高抗性的重要酶系。特异性抑制剂活体内外抑制作用测试发现,敏感种群和抗性种群均含有较高量的乙酰胆碱酯酶,但两个种群对抑制剂的亲和力反应不同,表明乙酰胆碱酯酶在敏感种群和抗性种群中发生了不同的变化,这种变化可能与棉铃虫对溴氰菊酯的抗性有关。由此推断,棉铃虫对拟除虫菊酯这类中枢神经系统神经毒剂产生抗性,乙酰胆碱酯酶发生变化可能也是一个重要因子。     

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。     

Bt毒蛋白对棉铃虫的生长发育和相关酶活性的影响

棉铃虫Helicoverpaarmigera幼虫取食不同浓度Bt毒蛋白的人工饲料后 ,随着Bt毒蛋白浓度的升高 ,幼虫的体重增长量和蛹重下降 ,死亡率明显上升。羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶的活力也呈升高趋势。在棉铃虫中肠内蛋白酶中 ,类胰凝乳蛋白酶的活力随Bt蛋白浓度增大而显著升高 ;类胰蛋白酶活性在Bt蛋白浓度为 2 0 μg g时达到最高 ,随后开始下降。     

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。     

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。     

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。     

鳞翅目昆虫中肠Bt杀虫蛋白受体研究进展

杀虫晶体蛋白(insecticidal crystal proteins,ICPs;含有Cry和Cyt 2大家族)和营养期杀虫蛋白(vegetative insecticidal proteins,Vips)等Bt杀虫蛋白可有效防治鳞翅目害虫,其中Cry应用最广泛。然而,一些地区的鳞翅目害虫已对Bt杀虫蛋白产生了抗性。目前,普遍认为鳞翅目昆虫中肠受体与Bt杀虫蛋白结合能力的改变是导致其对Bt杀虫蛋白产生抗性的最主要因素。在鳞翅目昆虫中,Cry受体是研究得最为透彻的Bt受体,已经被证实的有氨肽酶N、钙黏蛋白、碱性磷酸酶和ABC转运蛋白等。Vips杀虫蛋白类与鳞翅目昆虫中肠受体的结合方式与Cry杀虫蛋白相似,但结合位点与Cry杀虫蛋白不同。本文从结构特点、作用机制及不同鳞翅目昆虫间的表达差异等角度对以上4种鳞翅目昆虫中肠Bt受体进行了综述,并提出如下展望:(1)以棉铃虫或小菜蛾等鳞翅目昆虫为农业害虫模式生物进行深入研究,阐明其对Bt杀虫蛋白产生抗性的机制,为研究其他鳞翅目农业害虫对Bt杀虫蛋白产生抗性的机制提供理论借鉴;(2)鉴于在不同鳞翅目昆虫间,中肠Bt受体与Bt杀虫蛋白结合存在差异,且同一Bt杀虫蛋白与鳞翅目昆虫Bt受体并不专一性结合,Bt杀虫蛋白多基因组合策略是较为有效的田间鳞翅目昆虫防治策略,是今后一段时间内Bt杀虫蛋白应用的发展方向。     

南疆三地棉铃虫田间种群对Bt棉的抗性频率监测

为了监测南疆主要Bt棉区棉铃虫田间种群对Bt棉的抗性频率,分别采集库尔勒、阿克苏、泽普三地的棉铃虫单雌系,以Bt毒蛋白作为人工饲料,采用单雌系F1代法进行棉铃虫田间种群抗性个体检测.本文从库尔勒、阿克苏、泽普三地分别筛选了57个、106个、92个棉铃虫单雌系.三地棉铃虫单雌系幼虫在正常饲料和Cry1Ac饲料上的平均发育...     

Bt杀虫蛋白对不同品系棉铃虫和中红侧沟茧蜂生长发育的影响

以棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)室内敏感品系和田间品系为寄主,研究了亚致死浓度的Bt杀虫蛋白对中红侧沟茧蜂Microplitis mediator (Haliday)生长发育的影响。结果表明： 当寄主一直取食,或者在被寄生前12小时开始取食含Bt杀虫蛋白浓度为0,0.5,1.0, 2.0,4.0,8.0 μg/g的饲料时,与对照相比,中红侧沟茧蜂的卵-幼虫历期延长,茧重和成虫体重降低,成虫寿命缩短,但对茧期没有明显影响。Bt杀虫蛋白能有效抑制两个棉铃虫品系幼虫的生长,显著降低棉铃虫蛹重;当Bt蛋白浓度为4.0 μg/g时,显著降低棉铃虫化蛹率。用转双基因抗虫棉SGK321（表达Cry1A+CpTI蛋白）饲喂两个棉铃虫品系初孵幼虫,室内品系的第2、3、4和5天校正死亡率分别为48.5%、87.8%、96.6%和 95.8%,显著高于田间品系（30.9%、59.6%、80.9%及86.1%）。本研究表明,不论是田间品系还是室内品系,棉铃虫取食含Bt杀虫蛋白的饲料后,对中红侧沟茧蜂的生长发育都具有显著的负面作用。