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转抗虫基因741杨对节肢动物群落结构及动态的影响

刘洁  
【摘要】:随着生物科学技术的快速发展,转基因技术在生产、生活的应用越来越广,随之而来的生物安全性问题备受关注。因此,对于由转基因杨树的大面积推广而引发的节肢动物群落潜在安全性研究变得越来越迫切。本文通过对转Bt Cry3A基因741杨和转Bt Cry1Ac基因741杨进行田间节肢动物群落调查,研究2种转基因741杨节肢动物群落的组成结构、群落特征及各功能类群动态变化等的影响机制和规律,以期为转基因741杨生态安全性评价及合理利用和推广提供科学依据。主要研究结果如下:1.转Bt Cry3A基因741杨及转Bt Cry1Ac基因741杨对节肢动物群落组成结构的影响2种转抗虫基因741杨林,尤其是转Bt1基因741杨林,具有较明显的抗虫效果,不仅可以抑制靶标鳞翅目和鞘翅目昆虫的数量,还能够有效减少非靶标半翅目(半翅和同翅亚目)刺吸式昆虫的数量,并使天敌种群数量增加,且2种转基因741杨林的节肢动物群落组成结构更加复杂,表现为:转Bt3基因741杨林转Bt1基因741杨林对照杨林。统计显示,转Bt3基因741杨对鞘翅目昆虫的抑制作用不明显。在植食性昆虫亚群落方面,2种转抗虫基因741杨林较对照741杨林节肢动物个体数明显减少,说明转基因741杨的抗虫性较好,且抗虫性表现为转Bt Cry1Ac基因杨转Bt Cry3A基因杨。2种转基因741杨林较对照741杨林的捕食性天敌数量有所增加,而对中性昆虫数量影响不大。2.转Bt Cry3A基因741杨及转Bt Cry1Ac基因741杨对节肢动物群落营养结构的影响与对照741杨相比,转Bt Cry3A基因741杨群落基位物种种类更为丰富,而与转Bt Cry1Ac基因741杨群落几乎无差异;鳞翅目和半翅目昆虫数量明显减少,丰富度排序为:对照杨林转Bt Cry3A杨林转Bt Cry1Ac杨林,说明2种转抗虫基因741杨对靶标鳞翅目和非靶标鞘翅目昆虫都有一定的影响;中位物种(捕食天敌)丰富度有所增加,顶位物种丰富度几乎无差异。总体来看,转Bt Cry1Ac基因741杨群落的功能团组成与数量与对照741杨群落基本无差别,较转Bt Cry3A杨相对少。3.转Bt Cry3A基因741杨及转BtCry1Ac基因741杨对节肢动物群落特征指数的影响2种转抗虫基因741杨群落结构的多样性和均匀度较对照741杨林略高,但优势度低于对照741杨,且动态变化趋势表现一致,结合转基因杨树林节肢动物群落的S/N、S1/S2、N1/N2三项相对稳定性指标及其动态变化规律,说明2种转基因杨林中节肢动物群落的食物链和食物网更为复杂,不同营养阶层之间的制约作用更为明显。2种转抗虫基因741杨节肢动物群落的特征指数明显不同,群落结构特征指数证明,转Bt1基因和转Bt3基因741杨节肢动物群落的组成结构的相互关系较对照更复杂,且各指数的规律一般表现为:转Bt3基因杨林转Bt1基因杨林对照杨林,说明2种转基因741杨可在一定程度上提高节肢动物群落的多样性。4.转Bt Cry3A基因741杨及转BtCry1Ac基因741杨对节肢动物群落时间动态的影响2种转抗虫基因杨林中节肢动物群落组成、数量和多样性在时间过程中变化相对平稳,呈现明显的规律性。在调查的整个周期对照昆虫的发生量和变化幅度高于2种转基因杨,转Bt1基因杨林内昆虫数量在7月达到高峰,后有下降趋势,而转Bt3基因杨林中昆虫数量则处于上升趋势;转Bt3基因杨林内昆虫种类一直高于转Bt1基因杨林和对照杨林,昆虫种类在8月达到最高,9月稍有下降,说明转Bt3基因741杨对昆虫种群有一定的控制作用。6个月内3类群落多样性指数、均匀性指数、优势集中性指数都随时间的变化呈波浪型变化,前两类指数为增长、减少、再增长的变化规律,优势集中性则与之完全相反,反映出群落在6月份食物网络最复杂,且转Bt3基因杨林节肢动物群落的种类组成及种间关系和食物网络较其他两类更复杂。5.转Bt Cry3A基因741杨与转BtCry1Ac基因741杨群落的主成分分析及聚类分析聚类分析表明,3种样地可以聚为2类,转双抗虫基因741杨(Bt1)与对照741杨群落最为相似,且2种转抗虫基因741杨群落与对照741杨相比种类间的制约效果更好。


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