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轉基因抗蟲棉大面積種植后,棉田化學農藥的用量大幅度減少,棉田昆蟲群落的結構發生變化,害蟲的地位發生演變[1],甜菜夜蛾、斜紋夜蛾等害蟲上升為主要害蟲,對我國棉花生產構成新的威脅。然而我國目前的轉基因抗蟲棉殺蟲譜單一,對甜菜夜蛾、斜紋夜蛾等害蟲不具抗性,因此培育新型轉基因抗蟲棉防治甜菜夜蛾、斜紋夜蛾等害蟲的意義重大。近年中國農業科學院棉花研究所成功將Cry2Ab基因轉入棉花,獲得了轉Cry1Ac+Cry2Ab基因棉花新材料。為明確轉Cry1Ac+Cry2Ab基因棉花對棉田天敵的影響,系統研究了轉Cry1Ac+Cry2Ab基因棉品系對小花蝽、龜紋瓢蟲和中華草蛉生長發育的影響,旨在保護生態環境,為轉基因棉花環境安全研究積累科學數據,為我國轉基因棉花的安全管理提供科學依據。
1材料與方法
1.1試驗材料轉Cry1Ac+Cry2Ab基因棉花材料為2009002,簡稱雙價棉;轉Cry1Ac基因棉花品種為中棉所45,簡稱單價棉;常規棉花品種為中棉所49,簡稱常規棉,均由中國農業科學院棉花研究所遺傳育種研究室提供。
1.2試驗方法在本所試驗農場分別種植上述轉Cry1Ac+Cry2Ab基因棉花、轉Cry1Ac基因棉花和常規棉花,每品種種植666.7m2。試驗在棉花生長的蕾期進行。采集不同棉花品種的上部嫩葉,飼喂由本所養蟲室提供的室內飼養的初孵棉鈴蟲幼蟲24h后備用;分別從常規棉田采集小花蝽、龜紋瓢蟲和中華草蛉的卵,室內室溫下孵化出幼蟲;試驗在小試管(直徑20mm,長100mm)中進行,在常規棉品種棉葉上接入足夠量上述棉鈴蟲初孵幼蟲,每個試管中放置1頭天敵,每重復30個試管,均為3次重復。每天更換棉鈴蟲初孵幼蟲,調查記載天敵的生長發育情況,直至全部死亡。
1.3數據處理數據采用DPS7.05LSD法進行多重比較。
2結果與分析
2.1對小花蝽生長發育的影響3種不同類型品種棉花對小花蝽若蟲發育歷期和成蟲壽命的影響見表1。由表1可知,飼喂取食不同類型品種棉葉的初孵棉鈴蟲后,小花蝽若蟲的發育歷期和成蟲壽命有較大變化。和常規棉品種相比,飼喂取食單價棉的棉鈴蟲初孵幼蟲后,小花蝽1齡、2齡、3齡若蟲的發育歷期分別增加3.54%,6.64%和35.5%,成蟲壽命減少1.54%,但差異均未達顯著水平;飼喂取食雙價棉品種葉片的棉鈴蟲初孵幼蟲后,小花蝽1齡、2齡、3齡若蟲的發育歷期和成蟲壽命分別增加0.79%,9.96%,21.95%和1.88%,但差異均未達顯著水平。和單價棉品種相比,飼喂取食雙價棉品種葉片的棉鈴蟲初孵幼蟲后,小花蝽1齡和3齡若蟲的發育歷期減少2.66%和10.00%,2齡若蟲的發育歷期增加3.11%,成蟲壽命增加3.47%,但差異均未達顯著水平。表明轉Cry1Ac+Cry2Ab基因棉花、轉Cry1Ac基因棉花對小花蝽若蟲的發育歷期和成蟲壽命有一定的影響,但差異均未達顯著水平。
2.2對龜紋瓢蟲長發育的影響3種不同類型棉花對龜紋瓢蟲幼蟲發育歷期和成蟲壽命的影響見表2。由表2可知,飼喂取食不同棉花品種葉片的初孵棉鈴蟲后,龜紋瓢蟲幼蟲的發育歷期有較大變化。和常規棉相比,飼喂取食單價棉和雙價棉品種葉片的棉鈴蟲初孵幼蟲后,龜紋瓢蟲幼蟲的發育歷期均增加;飼喂取食單價棉品種葉片的棉鈴蟲初孵幼蟲后,龜紋瓢蟲1齡、2齡、3齡幼蟲的發育歷期分別增加31.46%,18.57%和12.10%,但差異均未達顯著水平;飼喂取食雙價棉品種葉片的棉鈴蟲初孵幼蟲后,龜紋瓢蟲1齡、2齡、3齡幼蟲的發育歷期分別增加1.12%,15.61%和10.08%,但差異也未達顯著水平。和單價棉相比,飼喂取食雙價棉品種葉片的棉鈴蟲初孵幼蟲后,龜紋瓢蟲1齡、2齡和3齡幼蟲的發育歷期分別減少23.08%,2.49%和1.80%,但差異也未達顯著水平。表明轉Cry1Ac+Cry2Ab基因棉花、轉Cry1Ac基因棉花對龜紋瓢蟲幼蟲的發育歷期有一定的影響,但差異均未達顯著水平。
2.3對中華草蛉生長發育的影響3種不同類型棉花對中華草蛉幼蟲發育歷期和成蟲壽命的影響見表3。和常規棉品種相比,飼喂取食單價棉和雙價棉品種葉片的棉鈴蟲初孵幼蟲后,草蛉幼蟲的發育歷期均增加;飼喂取食單價棉品種葉片的棉鈴蟲初孵幼蟲后,中華草蛉1齡、2齡幼蟲的發育歷期分別增加12.17%和6.11%,但差異均未達顯著水平;飼喂取食雙價棉品種葉片的棉鈴蟲初孵幼蟲后,中華草蛉1齡、2齡幼蟲的發育歷期分別增加22.22%和0.38%,但差異均未達顯著水平。和單價棉品種相比,飼喂取食雙價棉品種葉片的棉鈴蟲初孵幼蟲后,中華草蛉1齡幼蟲的發育歷期增加8.96%,草蛉2齡幼蟲的發育歷期減少5.40%,但差異均未達顯著水平。表明轉Cry1Ac+Cry2Ab基因棉花、轉Cry1Ac基因棉花對草蛉幼蟲的發育歷期有一定的影響,但差異均未達顯著水平。
3結論與討論
本研究表明,和非轉基因棉花品種中棉所49相比,中棉所45和2009002的外源蛋白對小花蝽1~3齡若蟲及成蟲、1~4齡龜紋瓢蟲幼蟲和1~2齡草蛉幼蟲各齡期生長發育歷期均有一定的影響,但差異均不顯著。該研究結果與崔金杰等[2-3]、李文東等[4]、張桂芬等[5]、韓蘭芝等[6]的研究結果一致。本研究初步研究了轉Cry1Ac+Cry2Ab基因棉對棉田3種天敵的影響,但由于天敵單一取食棉鈴蟲,且龜紋瓢蟲和中華草蛉沒有發育為成蟲的,有關轉Cry1Ac+Cry2Ab基因棉對其后期發育及其對天敵體重和體內不同類型酶活性的影響還有待研究。