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《中国农业科学院》 2003年
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转双价基因(Cry1Ac+CpTI)棉对昆虫群落的影响及其作用机制

崔金杰  
【摘要】: 转双价基因棉对昆虫群落的影响是转基因棉花安全性评价的重要内容。本文运用群落生态学、实验生物学和生物化学等学科的理论与方法,以转双价基因(CrylAc+CpTI)棉品种中棉所41号为试验材料,以转Bt基因(CrylAc)棉品种中棉所32号和常规棉品种中棉所23号(转双价基因棉中棉所41号的亲本)作为对照品种,对转双价基因棉田昆虫群落的结构与功能、主要害虫及其天敌的发生发展动态、转双价基因棉对主要害虫的抗性、抗性的生化机制及其时空变化等开展了研究,并在昆虫群落研究的基础上,提出了转双价基因棉田害虫综合治理策略。本研究旨在为转基因棉花安全性评价积累科学数据,为转双价基因棉的科学利用及建立转双价基因棉田害虫综合防治技术体系提供科学依据。主要研究结果如下: 1.用棋盘式取样的方法,在田间小区研究了转双价基因棉(中棉所41号)对昆虫群落的影响。试验设四个处理:不施用农药转双价基因棉田、不施用农药转Bt基因棉田、不施用农药常规棉田和常规施用农药常规棉田,每个处理设4次重复。研究结果表明,转双价基因棉田昆虫群落的结构和组成、物种丰富度、物种数的时空动态均与转Bt基因棉田和常规棉田无明显的差异。转双价基因棉昆虫群落的多样性指数和均匀度指数高于转Bt基因棉和常规棉。说明转双价基因棉昆虫群落内在的稳定性高、对主要害虫种群有较强的调控能力。 2.通过田间小区试验,研究明确了转双价基因棉(中棉所41号)对靶标害虫、非靶标害虫和天敌种群动态的影响。转双价基因棉对二、三、四代棉铃虫的控制作用均在80%以上。转双价基因棉田刺吸式口器害虫棉蚜(苗蚜)、棉叶螨、棉蓟马、棉盲蝽等种群上升,分别比常规棉增加21.6%、158.3%、18.8%、20.8%,发生为害有加重的趋势,但转双价基因棉田上述害虫的种群数量均低于转Bt基因棉田。转双价基因棉田主要捕食性天敌龟纹瓢虫和草间小黑蛛的种群数量分别比常规棉增加8.9%和9.5%;而棉铃虫主要寄生性天敌——侧沟茧蜂、齿唇姬蜂的种群数量随着转双价基因棉田和转Bt基因棉田棉铃虫种群数量的下降而明显减少。 3.转双价基因棉对棉铃虫不同龄期幼虫抗性的研究,明确了转双价基因棉棉叶和棉蕾对低龄幼虫的抗性和转Bt基因棉无明显差异,转双价基因棉花蕊的抗性好于转Bt基因棉。转双价基因棉花蕊7、8、9月份的抗性分别比转Bt基因棉提高11.4%、16.9%、5.2%;转双价基因棉其他组织的抗虫性比转Bt基因棉稳定,且对棉铃虫高龄幼虫的抗性好于转Bt基因棉。对小地老虎和甜菜夜蛾抗性的研究也证实了转双价基因棉的抗性优于转Bt基因棉。 4.用 ELISA的方法测定了转双价基因棉(中棉所 41号)和转 Bt基因棉(中棉 所32号)不同组织中Bt毒蛋白的含量及其时空动态,明确了转双价基因棉花蕊中 Bt毒蛋白的含量高于转Bt基因棉,差异达显著水平,其他组织中Bt毒蛋白的含量 无明显差异。从生化研究的角度,进一步分析了转双价基因棉、转Bt基因棉及常规 棉中抗性生化物质和营养物质的差异及其变化,明确了转双价基因棉和转B上基因棉 单宁含量低于常规棉,蛋白质和可溶性糖含量高于常规棉,且转双价基因棉单宁含量 高于转Bt基因棉。转双价基因棉和转Bt基因棉中生化物质含量的变化是导致不同类 型棉花对刺吸式日器害虫抗性产生差异的主要原因之一。 5.通过室内生物学试验揭示了转双价基因棉对棉田主要捕食性天敌幼虫的发育 历期、体重、产卵量、死亡率等没有不利的影响。捕食功能反应试验证实了转双价基 因棉和转Bt基因棉可以间接的提高天敌的捕食效率,而对捕食性天敌的生物学无不 利影响。 6.通过对转双价基因*ry1Ac凡PTI)棉(中棉所41号)昆虫群落的季节性格局 进行有序样本的聚类分析,将转双价基因棉昆虫群落的时间格局划分为3个阶段,即 前期(5月底以前)、中期(6月至7月中旬)、后期(7月下旬以后)。根据每个阶段昆 虫群落的特点、主要害虫及天敌的消长动态及气候条件的不同,提出了相应的害虫防 治策略,即前期害虫的防治应以生物生态调控为主,中期以化学防治为主、生物防治 为辅,后期以生物生态调控为主,并协调好生物防治和化学防治的矛盾。和转双价基 因棉相比,转Bt基因棉昆虫群落季节性格局划分的中期阶段延长,即化学防治为主 的时间延长,而后期阶段缩短。 本文首次系统的研究了转双价基因棉对昆虫群落的影响,在国内同类研究中处于 领先水平,为转基因棉花的安全性评价积累了数据,对转双价基因棉的大面积推广种 植和科学利用具有重要的指导意义。
【学位授予单位】:中国农业科学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:S562

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【引证文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前8条
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10 崔金杰;转双价基因(Cry1Ac+CpTI)棉对昆虫群落的影响及其作用机制[D];中国农业科学院;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 储成;转基因抗虫棉对土壤微生物多样性的影响[D];南京师范大学;2012年
2 李静;绿盲蝽刺吸胁迫诱导棉花SSH文库的构建与分析[D];中国农业科学院;2011年
3 朱洪生;转Bt基因棉对棉田主要害虫及其天敌种群消长的影响[D];湖南农业大学;2003年
4 赵俊兴;转基因抗虫棉农艺性状、纤维品质及抗病性研究[D];西北农林科技大学;2006年
5 娜日苏;黄河流域棉区转Bt基因棉种植对土壤微生物生态学特性的影响[D];内蒙古师范大学;2011年
6 王成鹏;转Bt和Bt+CpTI基因棉对土壤微生物群落影响的研究[D];南京林业大学;2012年
7 邹斌芳;转BT基因抗虫棉主要病虫和天敌变动规律及综合防治技术研究[D];山东农业大学;2006年
8 冷春龙;转基因抗虫棉对土壤肥力质量的影响[D];南京林业大学;2007年
9 陈愫惋;转基因棉花的Bt毒素在土壤中的分布及对土壤酶活性的影响[D];华中农业大学;2008年
10 宋锦花;1979~2006年江苏省棉花品种主要性状遗传改良进展研究[D];南京农业大学;2008年
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