轉(zhuǎn)cry1Ac-CpTI基因水稻對鱗翅目害蟲種群的影響及靶標(biāo)害蟲的抗性風(fēng)險評價.pdf

1、水稻是我國重要的糧食作物之一,同時也是害蟲最多的作物之一.自20世紀(jì)90年代,由于全球氣候的變暖、水稻栽培品種和耕作制度的變更,水稻害蟲的危害日益嚴(yán)重.轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的成功研制為水稻害蟲的綜合治理提供了新思路,同時轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的生態(tài)風(fēng)險也成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點(diǎn).本文以轉(zhuǎn)crylAc+CpTl基因抗蟲水稻為研究材料,系統(tǒng)評價了其對鱗翅目害蟲的抗性效率和靶標(biāo)害蟲對Bt毒蛋白的抗性風(fēng)險,并對其抗性問題提出了治理策略,以下是所取得的研究結(jié)果:

2、 1.通過室內(nèi)離體葉片和莖生測、田間調(diào)查和田間罩籠法,在福建省福州市郊系統(tǒng)評價了轉(zhuǎn)crylAc+CpTL基因水稻恢復(fù)系科豐6號(KF6)及其雜交后代Ⅱ優(yōu)科豐6號(Ⅱ YouKF6)對稻縱卷葉螟、二化螟和大螟的抗性效果.結(jié)果表明,在整個生育期轉(zhuǎn)crylAc+CpTl基因水稻的卷葉株率、卷葉率、枯心株率/白穗株率及枯心率,白穗率均顯著低于非轉(zhuǎn)基因?qū)φ沼盟幒头怯盟幪幚?表現(xiàn)出對稻縱卷葉螟和二化螟高的控制效果,達(dá)到所謂的"高劑量".

3、 2.室內(nèi)生測、田間調(diào)查和罩籠法均表明,不同生育期的轉(zhuǎn)基因水稻對大螟的作用效果存在顯著差異.離體葉片和莖生測表明,苗期和分蘗拔節(jié)期的兩轉(zhuǎn)基因水稻對大螟呈現(xiàn)明顯的致死效應(yīng),達(dá)到所謂的"高劑量".而孕穗期和灌漿成熟期的轉(zhuǎn)基因水稻雖對大螟的生長發(fā)育和存活產(chǎn)生一定的抑制作用,但不能表現(xiàn)明顯的致死作用,因此認(rèn)為生長后期轉(zhuǎn)基因水稻對大螟沒有達(dá)到"高劑量". 3.轉(zhuǎn)crylAc+CpTl基因水稻對靶標(biāo)害蟲的生物學(xué)特性存在一定影響,連續(xù)取食

4、抗蟲水稻能顯著降低二化螟和大螟的蛹重,但對成蟲的生殖力均無明顯的不良影響. 4.就二化螟田間種群對CrylAc毒蛋白的耐受性進(jìn)行了早期監(jiān)測.共誘集1100頭二化螟雌蛾,其中對395個單雌系成功進(jìn)行了生測.結(jié)果表明,已有51.7﹪的個體分化為高度敏感個體,23.0﹪的分化為中度敏感個體,23.8﹪的分化為低敏感個體;1.5﹪的個體發(fā)育進(jìn)度與對照相近且存活率在70﹪以上,認(rèn)為是不敏感個體·這表明二化螟田間種群已對CrylAe毒蛋白的

5、耐受性產(chǎn)生明顯的個體間分化. 5.通過室內(nèi)吊飛對不同日齡二化螟和大螟成蟲的飛行能力進(jìn)行了研究結(jié)果表明,二化螟和大螟在2日齡均具有較強(qiáng)的飛行能力,但大螟的飛行能力顯著高于二化螟.因此認(rèn)為在螟蟲抗性治理策略中,大螟比二化螟更能充分地利用天然庇護(hù)所來延緩其抗性發(fā)展. 6.通過人工接蟲和田間調(diào)查方法系統(tǒng)研究了大螟幼蟲在分蘗期和孕穗期水稻上的遷移擴(kuò)散能力,結(jié)果表明,在接蟲后的1～7d,幼蟲均在釋放穴的分蘗上擴(kuò)散;接蟲后第8天,少量

6、幼蟲開始向鄰近穴擴(kuò)散.在整個幼蟲發(fā)育過程中,大螟在分蘗期和孕穗期水稻上所能擴(kuò)散的最遠(yuǎn)距離為120 cm,最遠(yuǎn)的平均擴(kuò)散距離分別為62.29 cm和51.02cm.且大螟在分蘗期水稻上的擴(kuò)散速度和擴(kuò)散距離均顯著高于孕穗期.在抗性治理策略中,如果Bt水稻與常規(guī)稻種子混合種植或在Bt水稻田內(nèi)種植常規(guī)稻做為庇護(hù)所,大螟幼蟲可在Bt稻和常規(guī)稻之間相互擴(kuò)散取食,大大降低了Bt水稻表達(dá)的"高劑量",更易于加速大螟抗性的進(jìn)化,因此分開種植的或外部的庇護(hù)

7、所能有效地延緩大螟抗性的演化. 7.基于第二章、第三章和第四章的研究結(jié)果,我們獲得一系列的模型參數(shù),在此基礎(chǔ)上,建立了稻縱卷葉螟和二化螟庇護(hù)所最適種植面積和Bt水稻種植面積的回歸模型.模擬結(jié)果表明,對稻縱卷葉螟進(jìn)行抗性治理時,庇護(hù)所在不防治和防治情況下,庇護(hù)所的最適比例分別為25和7﹪.二化螟在進(jìn)行抗性治理時,庇護(hù)所與Bt稻田的距離D<1 km、1 km3 km時,庇護(hù)所的最適比例分別為10﹪、12﹪和15﹪