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《河北农业大学》 2011年
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转基因杨树抗虫性及对节肢动物群落影响的初步研究

郭培鑫  
【摘要】:本研究饲虫试验以未转基因的741杨为对照,通过转双Bt(抗鳞翅目的Bt Cry1A和抗鞘翅目的Bt Cry3A)基因741杨(pC株系)、转Bt Cry1A基因(pB株系)和转Bt Cry3A基因(CC株系)的转基因株系作为试验材料,分别对美国白蛾(Hyphantria cunea)进行田间饲养,对柳蓝叶甲幼虫(Plagiodera versicolora)室内喂食,对双Bt基因杨树的的抗虫性进行比较分析。 同时对8a生转基因Bt Cry1A基因的三倍体毛白杨试验林节肢动物群落进行调查,对叶绿素含量、光合特性、荧光特性进行分析,旨在探索抗虫基因在成年树木中表达的稳定性,为选育出高效抗虫优良的无性系提供依据。主要研究结果如下: (1)室内以转双Bt基因(pC株系)、转Bt Cry1A基因(pB株系)和转Bt Cry3A基因(CC株系)的转基因株系为植物材料,饲养柳蓝叶甲,研究转双Bt基因741杨树对柳蓝叶甲的影响,结果表明:pC的7个系号pC1、pC2、pC3、pC4、pC5、pC6、pC9和CC的5个系号CC84、CC71、CC11、CC22、CC53为高抗系号,幼虫死亡率达到100%,对柳蓝叶甲幼虫具有较强的毒杀作用。各转基因株系中昆虫的总死亡率、各龄期死亡率和累计死亡率与对照相比均存在显著差异,可以准确反映抗虫基因对昆虫的毒杀作用,而CK、pB株系毒杀柳蓝叶甲的死亡率在8%、25%左右。 利用田间套袋方式饲养美国白蛾幼虫,研究转双Bt基因741杨(pC株系)、转Bt Cry1A(pB株系)和转Bt Cry3A基因(CC株系)的杨树对美国白蛾的抗虫性。结果表明:饲养美国白蛾21天后,转双Bt基因的pC系号pC1、pC2、pC4、pC6、pC9和转Bt Cry1A的pB17和pB29两个系号的死亡率均在95%以上,对美国白蛾具有较强的毒杀作用,为高抗系号,而CC和CK株系的死亡率则不到20%和8%。 室内饲养柳蓝叶甲试验表明,pC和CC株系喂食柳蓝叶甲在一龄或二龄内全部死亡,试验还着力探讨了柳蓝叶甲各龄期的天数、体长和头壳宽,柳蓝叶甲17天完成一个世代,共3龄,最长体长为5.4 mm,头壳在3龄时最宽,为0.7 mm;田间饲养美国白蛾的试验结果显示,饲养美国白蛾第21天后,取食CK叶片的美国白蛾幼虫已有16.82%进入6龄,取食pB17和pB29这两个处理叶片的幼虫停留在2龄没有再次蜕皮。对存活的昆虫称量体重,转基因株系pC和pB株系喂养的昆虫体重为30-75mg,远低于CK和CC株系的90.0-160.0mg,对存活昆虫进行测量体长,转基因pC株系和pB株系的美国白蛾体长在6.0-13mm之间,低于CK和CC株系的17.0-24.0mm,体现了转基因无性系对昆虫发育明显的抑制作用,对存活的高龄幼虫具有延长幼虫的发育历期,降低了幼虫体长和体重的增加速率,导致昆虫生长发育不良。 通过抗虫试验,证明转双Bt基因741杨可以有效的毒杀鳞翅目的美国白蛾和鞘翅目的柳蓝叶甲,对于防止或延迟害虫产生耐受性具有重要的作用,可以进一步扩大抗虫谱,从而为转双抗虫基因杨树大面积推广奠定了基础,对抗虫植物新品种的培育具有重要意义。 (2)经过8a的田间栽植,对转Bt Cry1A基因的三倍毛白杨株系进行PCR等分子生物学检测,初步证明外源基因在杨树基因组中稳定存在。 (3)对田间栽植的转基因三倍体毛白杨进行叶绿素含量、光合特性、荧光特性的分析,结果表明:对照的叶绿素a和a/b的含量与其它转基因株系相比较没有显著的差异,而叶绿素b、a+b的含量低于大部分的株系;对照和转基因株系的Fv/Fm值没有明显的差异;净光合速率进行比较表明,供试株系的绝大部分系号均高于对照;转基因株系的PI值有20个系号高于对照,有10个系号低于对照。 (4)对试验林进行节肢动物调查表明,林内节肢动物共有11个目、26个科,28种,已明确为害虫的有11种,占整个群落的39.2%;天敌(包括捕食性与寄生性)10种,占群落的35.7%;中性昆虫7种,占群落的25%,主要害虫为美国白蛾,其中天敌种数与害虫种属之比为1:1.1,以总物种数与总个体数之比值、天敌种数与害虫种数之比值,评价群落的多样性和稳定性,则转基因三倍体毛白杨的生物多样性相对较稳定。 10月份对试验林叶面积损失调查表明,不同转基因系号的抗虫性有明显差异,有4个株系没有被美国白蛾啃食,10个株系的食叶面积小于10%,6个株系的食叶面积在10%-15%之间,说明转基因株系在田间经过8a的栽植,外源基因仍有较强的表达,抗虫稳定性较强。 (5)田间抗虫性调查结果与前期室内饲虫试验结果相关性分析表明,1a生转基因三倍体毛白杨喂食舞毒蛾的死亡指数与本次调查食叶面积的相关系数是0.411,1a三倍体毛白杨喂食杨扇舟蛾的死亡指数与美国白蛾虫体重和虫体长的相关系数为0.680、0.639,达到极显著相关;毒蛋白的含量与叶面积损失率、虫体重和虫体长的相关系数分别为-0.820、-0.993、-0.894,均达到极显著相关,说明转基因株系的抗虫性表达上比较稳定。
【学位授予单位】:河北农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S792.11

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【参考文献】
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