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转Bt基因棉抗虫性的时空表达及其田间节肢动物群落多样性

张龙娃  
【摘要】: 随着转基因抗虫棉的推广利用,其存在的问题也日益显现。其中转基因抗虫棉抗虫性表达的时空特性、害虫抗性产生的风险、Bt棉田害虫发生新特点以及种植转基因棉后可能会影响棉田生态系统多样性等生态效应成为目前研究关注的热点。本文就转基因抗虫棉不同品种的抗虫性时空特性进行研究,同时对棉田节肢动物群落结构以及多样性进行了较为系统的研究。 1.采用室内生物测定并结合酶联免疫吸附测定ELISA方法对苏抗103、GK22、sGK321三个转基因棉品种,不同时期、不同器官抗虫性和Bt杀虫蛋白表达量进行测定。结果表明在转基因棉抗虫性表达呈现明显的时空动态特点:在时间上,子叶期抗虫性最高,蕾期相对较高,到花铃期以后明显下降;Bt杀虫蛋白含量以蕾期表达量最高,花铃期次之,铃期最低,即随棉花生育期而下降。在空间上,以叶片和蕾的杀虫效果最高,铃次之,花最弱;不同器官Bt杀虫蛋白含量,品种间差异较大,规律性不甚明显。 2.室内生物测定结果表明,转基因棉除对棉铃虫具有致死效应外,对存活幼虫的生长发育也具有显著的抑制作用。喂饲转基因棉的棉铃虫存活幼虫,在发育进度上都滞后于常规棉,表现存活幼虫中高龄幼虫所占的比例明显低于常规棉存活幼虫。转基因棉还表现出对棉铃虫幼虫取食抑制作用,棉株被害级别显著低于常规棉。 大田罩笼试验结果同样表明,转基因棉棉田不同接虫量处理的存活幼虫数量与蕾铃被害率均显著低于常规棉。即转基因棉在田间条件下,也表现对棉铃虫的显著控制作用。 3.通过大田罩笼试验发现,棉铃虫成虫在常规棉和转基因棉间的产卵量无差异,说明棉铃虫成虫产卵对转基因棉和常规棉间不存在选择性。 4.对棉田节肢动物群落调查,初步确定南京地区棉田节肢动物主要有69种,分别隶属于43科,14目3纲;其中植食性害虫32种,隶属于7目19科;天敌类33种,隶属于9目22科;还包括其他蚊蝇类(4种左右)等。转基因抗虫棉田与常规棉田在群落组成上基本相同,但在物种数和个体数量上略有差异。 对棉田害虫和天敌优势种分析表明,转基因棉田以棉蚜、棉粉虱、棉叶螨、棉叶蝉等刺吸类害虫为优势种;而棉铃虫等鳞翅目害虫在害虫类群中所占比例很小。常规棉田除刺吸类害虫相对多度较高外,棉大卷叶螟也是重要的优势种,对棉花危害严重。天敌亚群落两类棉田均以草蛉、龟纹瓢虫、三突花蛛为优势种。 5.按照营养关系和分类地位,将棉田节肢动物群落以棉花为中心划分为4个营养 一一一一一一兰卫鱼旦鱼塑邀的时空赛达只甚田间节肢动物群落多.样性 层、6个功能集团和26个类群。不同品种棉田节肤动物群落在营养层上,均以植食性 类群占绝对优势,其次是捕食性天敌类群,而寄生性天敌较少。就不同功能集团而言, 以刺吸类害虫在各类棉田植食性种类中为优势功能集团,而钻蛀类和食叶类仅在常规 品种棉田占有一定比例,在转基因棉田相对多度很低.捕食性功能集团中以瓢虫类、 蜘蛛类和草岭类为主。寄生性类群在常规棉田要略高于转基因棉田,但差异并未达显 著水平。 对棉田害虫优势类群时序动态分析表明,棉花生育前期主要害虫是棉蚜、棉叶端 等刺吸类害虫;蕾铃期以棉盲椿、棉铃虫、红铃虫、金刚钻等害虫为主;而在棉花生 育后期以粉虱类、叶蝉类害虫数量较多;同时,棉大卷叶螟在棉花中后期也占相当比 例.转基因棉田和常规棉田的差别在于蜂翅目害虫数量,由于转基因棉对靶标害虫拉 制效果明显,此类害虫数量明显低于常规棉田。刺吸类害虫时序动态表现基本相似. 对棉田天敌优势类群时序动态分析表明,棉田早期天敌以瓢虫为主,随后蜘蛛、 食蚜绳以及蚜茧蜂随蚜虫数量上升而出现。瓢虫在棉花生育期中前期一直保持相当比 例,蜘蛛类从苗期开始出现一直到棉田后期都保持较高种群。草蛤主要在棉花现蕾前 后出现,花铃期出现高峰期.捕食性椿类出现高峰期在蕾盛期和吐絮期。两类棉田间 在天敌类群时序动态上无显著差异。上述分析表明,转基因棉种植并未对主要类群时 序动态造成显著影响。 对棉田主要害虫和天敌时间生态位宽度和时间生态位重叠值分析表明,在常规棉 田和转基因棉田间,鳞翅目害虫时间生态位宽度存在一定差异.天敌时间生态位宽度 间不同棉田基本接近.主要天敌类群与鳞翅目害虫间生态位重叠值,在常规棉田要高 于转基因品种棉田.不同棉田间主要天敌与刺吸类害虫间时间生态位重叠值均较高. 即天敌与害虫间生态位重叠程度是与害虫对棉田影响或危害程度间密切相关. 6.对棉田害虫、天敌亚群落及节肢动物群落多样性分析表明,物种丰富度以节肢 动物群落最高,其次是天敌亚群落;天敌亚群落的多样性、均匀度指数要高于害虫亚 群落和节肢动物群落;优势集中性指数正好相反,害虫亚群落节肤动物群落天敌亚 群落。不同品种棉田间,害虫亚群落物种丰富度和多样性以常规棉田高于其它转基因 棉田,天敌亚群落基本接近,相应地节肢动物群落仍为常规棉田最高。 7.对物种、类群、功能集团三个层次群落多样性参数相关性分析表明,不同品种 棉田群落多样性指数、均匀度指数和优势集


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