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新疆棉区Bt棉花对靶标与非靶标昆虫的生态效应

徐遥  
【摘要】: 近年来,新疆转Bt基因棉花对棉田靶标、非靶标害虫及天敌昆虫的影响受到重视。本文针对当前转Bt基因棉田生态安全评价中关注的问题,运用分子生物学、昆虫种群、群落生态学原理,于2002-2009年在南、北疆通过酶联免疫法研究了转Bt基因棉花杀虫毒蛋白的时空表达,在此基础上通过田间调查结合室内生物测定以及透射电镜技术,研究了转Bt基因棉花对新疆棉田靶标、非靶标害虫及天敌昆虫的影响作用,具体研究结果如下: 两个转Bt基因棉花品种比较结果表明,南、北疆在整个棉花生育期,大部分器官杀虫毒蛋白含量差异达到显著或极显著水平。SGK321各生育期各器官毒蛋白含量均整体高于GK-19。蕾期不同器官杀虫毒蛋白含量南疆表现为顶叶显著高于棉蕾,北疆总体无显著差异。花期、花铃期和铃期不同器官杀虫毒蛋白含量南、北疆趋势基本一致,即生殖器官大于营养器官,各器官杀虫毒蛋白含量差异均达到极显著水平。顶叶在各生育期的杀虫毒蛋白含量随棉花生长呈逐渐下降趋势;棉蕾、花瓣、花柱和花苞叶在各生育期杀虫毒蛋白含量随生育期进程上下波动,差异显著。不同年度转单价基因棉和转双价基因棉在南、北疆大部分器官杀虫毒蛋白含量变化很大,差异均达到显著和极显著水平。 研究表明,新疆棉区转Bt基因棉花对棉铃虫幼虫生长发育有显著抑制作用。与对照相比,取食转Bt基因棉花的幼虫各龄期发育时间明显延长,差异均达显著水平;3龄以后体重和蛹重均显著低于对照;各龄期幼虫存活率均显著低于对照,转Bt双价基因棉花对棉铃虫毒杀作用更显著。田间试验结果表明,南疆种植转Bt基因棉花对棉铃虫的抑制作用随着棉花生育期逐渐减弱。转Bt基因棉花对第2代棉铃虫的抗性很强,完全适合于控制南疆棉铃虫。三种密度情况下,转Bt基因棉花和对照的百株落卵量均无显著差异,但百株幼虫数量差异显著。 研究表明,转Bt基因棉花对棉蚜体重没有直接影响,转Bt基因棉花各处理田与对照田棉蚜、棉蓟马、棉叶螨种群数量没有显著差异,表明南疆转Bt基因棉花对等非靶标主要害虫的种群数量未产生显著影响。 结果表明,与对照田相比,转Bt基因棉花对蜘蛛类、多异瓢虫和食虫蝽类种群数量没有显著影响。取食转Bt基因棉花上和常规棉花上的蚜虫后多异瓢虫幼虫各龄期及预蛹、蛹的发育历期均无显著差异,多异瓢虫各虫态发育历期在地区间、棉花品种间均无显著差异。取食转Bt基因棉花花粉后,多异瓢虫成虫和幼虫中肠各细胞器与对照相比没有明显改变,表明转Bt基因棉花花粉没有对多异瓢虫成虫和幼虫中肠上皮细胞产生明显影响。 群落研究结果,转Bt基因棉田和常规棉田的亚群落个体总数、物种数、多样性指数、优势度指数和均匀度指数等指标在整个调查期变化规律基本相似,季节动态波动明显。转Bt基因棉田对棉田节肢动物的害虫亚群落、中性昆虫亚群落和天敌昆虫亚群落的个体总数、物种数等,总体没有明显改变,转Bt基因棉田对棉田节肢动物的总群落多样性指数、总群落均匀度指数及总群落优势集中性指数等指标,总体没有明显影响,对棉田害虫亚群落和天敌亚群落的生物多样性指数和均匀度指数总体也没有明显影响。 本研究在多年数据的基础上,明确了新疆独特的干旱、半干旱荒漠生态区转Bt基因棉花杀虫毒蛋白的时空表达动态。明确了新疆独特的干旱、半干旱荒漠生态条件下,转Bt基因棉花对靶标害虫的控制作用,以及对非靶标害虫和天敌的影响效应。本文所得结果丰富了国内外干旱、半干旱荒漠生态区转Bt基因棉花生态安全评价的内容,为新疆棉区将转Bt基因棉花纳入棉花害虫防控技术体系,实现新疆棉花害虫可持续治理提供可靠的理论基础和依据。


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