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基因植物对蜜蜂的安全性研究进展

蜜蜂是农业生态系统中重要的传粉昆虫,也是重要的经济昆虫.其可通过取食抗虫转基因作物花粉而摄取到外源转基因杀虫蛋白.因此,蜜蜂通常作为重要的指示物种用于转基因抗虫作物的环境安全评价工作中.本文在总结国内外相关研究数据的基础上,系统分析了抗虫转基因作物的种植对蜜蜂的安全性,获得以下结论:Bt杀虫蛋白具有较强的杀虫专一性,当前商业化应用的Bt杀虫蛋白对蜜蜂没有直接毒性,因此,转Bt基因作物的种植不会对蜜蜂种群及其发挥的重要生态功能产生显著的负面影响.而早期曾用于植物转基因的蛋白酶抑制剂和植物凝集素对蜜蜂的生长发育及行为具有显著的不利影响,因此,表达这类杀虫蛋白的转基因作物应该不会进入商业化应用.     

昆虫取食诱导的植物防御反应

植物被昆虫取食后可产生直接防御或间接防御。直接防御通过增加有毒的次生代谢产物或防御蛋白对昆虫生理代谢产生不利的影响,但对植物的消耗较大。间接防御通过释放挥发性化合物吸引天敌昆虫,并以此控制植食性昆虫。特异性的昆虫激发子(insect specific elicitors)能够诱导挥发性化合物的释放。多种信号途径参与昆虫取食诱导的植物防御反应,它们之间的相互作用协同或拮抗。了解昆虫取食诱导的植物防御反应,对于害虫综合治理策略的完善具有重要的意义。     

转抗虫基因植物对蜜蜂的影响

苏云金杆菌 (Bacillusthuringiensis,Bt)毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因是广泛用于植物抗虫基因工程的两大类基因。Bt毒蛋白对蜜蜂没有明显毒害作用 ,但对草蛉、瓢虫等有益昆虫的繁殖、发育具有不良影响 ,而且在花粉中表达 ,因此转Bt基因植物对蜜蜂的影响有待于进一步研究。蛋白酶抑制剂浓度高时 ,对蜜蜂具有明显的毒害作用。随着基因工程技术的发展 ,蛋白酶抑制剂基因表达水平的提高 ,转基因植物必将对蜜蜂产生一些不良影响。蜜蜂仅取食植物的花蜜和花粉 ,可以采用不同的启动子 ,使抗虫基因只在害虫取食部位表达 ,而在花蜜和花粉中不表达 ,以确保既能抗虫 ,又对蜜蜂安全     

虫害诱导植物间接防御反应的激发与信号转导途径

植物通过产生和释放挥发性物质增加植食性昆虫的天敌对其寄主或猎物的定位,减少植食性昆虫对植物的取食,从而达到间接防御的目的。植物对植食性昆虫所做出间接防御反应激发因子和信号转导途径的研究,对应用虫害诱导植物挥发物引诱害虫天敌,并进一步从植物、植食性昆虫及其天敌间三级营养关系,研究动植物协同进化机理和病虫害防治具有深远意义。本文根据国内外最新研究进展,对虫害诱导植物间接防御反应的激发因子,昆虫取食信号的转导途径及对植物间接防御相关基因的激活等方面进行了系统地综述。     

蜜粉源植物对天敌昆虫的作用及其在生物防治中的应用

寄生性和捕食性天敌昆虫成虫普遍存在通过取食蜜粉源植物补充营养的行为,这可不同程度地促进天敌昆虫性成熟、延长其寿命、提高其生殖力或寄生率,以及搜寻寄主效率和子代雌性比率,从而显著提高天敌昆虫在生物防治中的控害能力和效果。蜜粉源植物花的结构及植物对天敌昆虫产生的嗅觉、视觉信号和花蜜花粉对天敌昆虫产生的味觉信号又显著影响天敌昆虫选择蜜粉源植物的行为和结果。但是,蜜粉源植物也可成为害虫的补充营养植物,从而提高害虫的为害能力。因此,需深入研究不同蜜粉源植物对天敌昆虫及害虫的作用,趋利避害,才可能应用蜜粉源植物成功调控天敌与害虫的益害比,实现害虫的可持续控制。     

转基因抗虫作物对捕食性瓢虫的安全性研究进展

转基因抗虫作物的商业化种植带来了显著的经济、生态和社会效益,对转基因抗虫作物的安全性评价也一直是国内外学者研究的热点。对生物非靶标效应的研究是转基因抗虫作物安全性评价的重要组成部分,农田天敌类生物是其中的重点内容之一。瓢虫是农田生态系统重要的捕食性天敌,评价其在转基因抗虫作物田间是否能通过捕食猎物或取食花粉而接触到杀虫蛋白并富集于体内,进而对自身产生一定的非靶标效应,这对捕食性瓢虫的安全性研究具有重要的意义。本文从捕食性天敌瓢虫的生命表参数、行为功能参数、田间群落参数及体内微环境指标等方面综述了转基因抗虫作物对瓢虫的安全性研究进展,并对后期转基因抗虫作物对田间捕食性天敌的研究方向提出了建议,以期为转基因抗虫作物的环境安全性研究提供理论指导和为进一步完善转基因抗虫作物对瓢虫安全性评价的技术体系提供系统的数据资料。     

定量评价天敌昆虫控害功能的铷元素标记技术

【目的】自然天敌对害虫种群起着重要的生态调控作用,定量地阐明天敌昆虫的取食关系及转移扩散规律,可为客观地评价天敌的控害功能提供依据。【方法】本文以苹果树与蛇床草Cnidium monnieri(L.) Cuss组成的微景观系统为研究对象,以蛇床草-胡萝卜微管蚜-异色瓢虫为研究主线,对植物和昆虫体内的铷元素含量进行检测。【结果】利用铷元素标记手段,结合室内和大田取样两种途径,通过测定天敌昆虫体内铷元素含量,可定量地评价种植功能植物提高果园天敌控害的作用。【结论】铷(Rb)元素标记技术是追溯天敌昆虫在农田生态系统中取食及转移扩散规律的重要手段。     

转基因植物对传粉蜂类影响的研究进展

随着转基因作物的大规模商业种植,其对非靶生物的安全性问题已经成为转基因生物风险评估的重要内容。有些转基因植物是需要蜂类传粉的显花植物．有些则可作为蜂类的食物来源。抗性转基因植物可能对蜂类产生直接和间接的影响。转基因植物的花粉或者花蜜可能对蜂类产生直接影响,测试化学杀虫剂安全性的相同方法被用来评估这种影响。很多研究测试了纯化的转基因蛋白质(如Bt,蛋白酶抑制剂)对蜜蜂和熊蜂的影响。间接影响来自于遗传转化可能使转基因植物的表型产生的异常变化,特别是花的改变。这种影响是用转基因植物进行评估的。转基因植物对蜂类的影响研究所测定的参数包括蜂类的肠道生理、取食和嗅觉学习行为、经口毒性和寿命等。对在实验室中以幼蜂或者成年蜂为对象、在封闭条件下针对蜂群的研究以及蜂类在转基因植物上的取食行为方面的研究进行了总结。结果表明,转基因植物是否对传粉蜂类产生影响以及影响的大小主要取决于转基因植物的生物学特征、转基因蛋白的性质和表达量。一般来说,Bt毒素蛋白和葡聚糖酶等蛋白质对蜂类没有影响;而某些蛋白酶抑制剂和几丁质酶则可能对蜂类产生不利影响,蜂类所摄取到这类蛋白质的剂量将决定影响的程度。然而,由于采用的研究方法各不相同,难以对不同的研究结果进行分析和比较,并得出明确的结论。     

转基因抗虫水稻的安全性及其防范策略

简要综述了转基因抗虫水稻的潜在影响,主要包括转基因抗虫水稻表达的抗虫毒蛋白对稻田土壤微生态系统、靶标害虫、非靶标害虫、节肢动物种群动态、自然天敌的影响以及抗虫Bt蛋白在食物链中的传递规律,并对转基因抗虫水稻潜在的不利影响提出了相应的防范策略.     

大气二氧化碳浓度升高对植物-昆虫相互关系的影响

综述了CO2浓度升高对植物与昆虫相互关系影响的研究结果。大量研究表明,高浓度CO2对植物生理生化活动有显著的影响,植物营养物质的变化对植食性昆虫亦产生不同程度的影响,高浓度CO2条件对咀嚼式口器昆虫的取食、生长发育和生殖有不同程度的不良影响,昆虫为了获得足够的氮素营养而增加取食强度和时间,从而更易于受到天敌的攻击,这些昆虫的生长率、繁殖和生存率有下降的趋势;而对刺吸韧皮部汁液的昆虫来说,多引起种群数量增加或无显著影响。并对研究中存在的问题进行了分析,提出了今后研究的方向。     

转基因抗虫植物-植食性昆虫-天敌间化学通讯的研究进展

植物或昆虫释放的化学信息物质在植物-植食性昆虫-天敌三级营养层信息通讯中发挥重要作用.这种生物间的信息交流形成信息网,调节生物种内和种间行为,支撑和维持植物和昆虫群落的组成和结构.转基因抗虫植物的应用可能会影响三级营养层间的化学信息通讯,进而干扰生物群落结构和农田生态系统稳定性.该方面已在全球范围内引起了转基因抗虫作物环境安全研究者的关注.本文对植物-植食性昆虫-天敌间化学信息通讯进行了简要概括;分析和归纳了转基因抗虫作物的种植对植物和节肢动物间化学通讯的潜在影响及相关机制;讨论了该领域当前的研究进展和未来研究前景.以期促进我国科学家在该领域的研究,加深对转基因抗虫作物群落结构动态潜在影响的理解.     

信息交流

转基因抗虫植物对昆虫天敌的影响东北农业大学农学院吴研、王振营(中国农科院植保研究所)、赵长山等植保研究工作人员在转基因作物给人类带来经济效益的今天,对此课题进行了试验研究,发现转基因抗虫作物对靶标害虫有很好的控制作     

转Bt-cry1Ab玉米花粉对异色瓢虫生长发育及体内三种代谢酶活性的影响

用转Bt-cry1Ab基因玉米花粉饲喂异色瓢虫,初步研究了转基因玉米花粉对瓢虫的影响。结果显示,异色瓢虫取食混有适量蚜虫的转Bt-cry1Ab基因玉米花粉时与取食混有适量蚜虫的非转基因亲本玉米花粉时相比,各虫态发育历期没有显著差异;取食转Bt-cry1Ab基因玉米花粉对异色瓢虫的体重增加无明显影响。多数龄期内取食转基因玉米花粉的异色瓢虫体内的α-乙酸萘酯酶活性、乙酰胆碱酯酶活性以及谷光甘肽-S-转移酶活性与对照组相比没有显著差异。用酶联免疫（ELISA）方法在取食转Bt-cry1Ab基因玉米花粉的瓢虫体内未检测到Bt杀虫蛋白。转Bt-cry1Ab玉米花粉对异色瓢虫生长发育没有显著负面影响,初步证明Bt玉米MON810花粉对异色瓢虫是安全的。     

《天敌昆虫应用原理和方法》

由湖南农业大学、中南林学院编著的《天敌昆虫应用原理和方法》一书于 2 0 0 3年 1 0月由湖南科技出版社出版 ,共41万字。包括天敌昆虫类群、寄生与寄生现象的进化、保护利用、天敌昆虫和昆虫地理学、杂草和天敌昆虫、天敌昆虫在农业生态系统中的地位及其特点、天敌种群生态学、群落生态学、天敌昆虫滞育和迁飞、性信息素和利它素、化学防治和微生物杀虫剂对天敌昆虫的影响、抗虫育种与天敌昆虫的关系、转基因作物抗虫研究与天敌昆虫、水生捕食性天敌昆虫和水质监测、天敌昆虫和植物检疫、引进天敌昆虫的风险评价、天敌昆虫鉴定、天敌昆虫大…     

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。     

昆虫对植物次生性物质的适应策略

植物次生性物质是植食性昆虫在取食过程中遇到的主要障碍之一,也是天敌昆虫寻找寄主或猎物的主要信息来源。当今,昆虫学中的一些重要理论问题,如寄主植物的识别,食性的形成,植物求救信号的释放,天敌对寄主或猎物的识别和寻找机制等等,均与植物次生性物质有关。在长期的演化过程中,昆虫适应了植物次生性物质的种种不利作用,改变了这类物质对植物本身的防御作用,使其能充分地利用各分类阶元的植物次生性物质作为寻找寄主植物、昆虫寄主或猎物以及取食的信号。昆虫与植物次生性物质的这种关系是当今协同演化理论得以产生的主要依据之一。关于昆…     

大气臭氧浓度升高对植物及其昆虫的影响

臭氧是最具危害性的空气污染物之一,从19世纪中叶开始,对流层中的臭氧水平增加了35％,在今后50—100年内还将继续升高。臭氧浓度升高对植物生理基本功能、植物体内信号分子以及挥发物都具有不同程度的影响,并严重影响作物的产量。臭氧也通过改变植物的原生代谢和次生代谢发生数量而影响植食性昆虫的取食偏嗜性、行为、生长和发育,进而影响天敌昆虫的适合度。臭氧还通过改变化学信息物质而影响昆虫的行为。根据国内外研究进展,介绍了大气臭氧浓度升高对植物、昆虫的影响,并讨论了目前存在的问题和研究前景。     

斜纹夜蛾种群控制的研究概况

斜纹夜蛾Spodoptera litura(Fabricius)是重要的农业害虫之一。为了控制斜纹夜蛾,使农作物免受危害,前人研究了化学防治、杀虫灯和性诱捕器诱杀、植物诱集和驱避、转基因抗虫品种以及生物防治对其种群控制作用。化学防治在压制斜纹夜蛾种群暴发、减轻农作物遭受损失方面作出了巨大贡献,但日益增强的抗药性、农药残留造成的环境污染、对天敌的杀伤和人畜安全的影响等问题不断受到关注,人们开始对该害虫的一些新的治理策略进行了探讨。在这些无公害的控制技术中,植物诱集和生物防治是2种值得提倡的有效措施。不少植物源提取物和昆虫生长调节剂对斜纹夜蛾幼虫具有极好的效果,是值得研发的2种新型生物制剂。香芋和蓖麻等诱集作物对斜纹夜蛾有较好的诱集效果,如果能将作物诱集和释放天敌昆虫或病原微生物制剂结合,使之成为一套有效的生态控制体系,将可现实斜纹夜蛾种群的持续控制。     

韧皮部取食昆虫诱导的植物防御反应

刺吸式昆虫与寄主植物之间具有特殊的生物互作关系。本文对刺吸式昆虫取食韧皮部诱导的植物防御反应类型、 防御物质变化、 信号途径以及植物反应转录组学研究等方面进行综述。韧皮部取食昆虫取食诱导的植物防御反应机制主要包括： (1)改变自身的营养状况; (2)产生有毒的次生化合物; (3)产生防御蛋白。防御反应与植物水杨酸、 茉莉酸、 乙烯等信号分子密切相关。研究表明, 刺吸式昆虫取食诱导的植物防御反应主要引发以水杨酸为主的信号途径, 但相关分子互作机制还有待明确。日益丰富的基因组资源和不断发展的分子生物学技术为揭示植物防御反应中信号分子的作用机制、 找出植物内生抗性的特异因子以及阐明诱导防御机制奠定了基础。了解刺吸式昆虫取食诱导的植物防御反应, 为深入理解植物-昆虫间协同进化关系提供了依据, 为害虫治理和抗虫植物的培育提供了新的思路。