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Bt水稻花粉对家蚕安全性评价及对家蚕安全的Bt菌株生物学的研究

蒋彩英  
【摘要】: 本论文就转Bt基因水稻花粉对家蚕的安全性作了系统评价,并就对家蚕安全的Bt新菌株的生物学作了初步研究。结果如下。 1 转Bt基因水稻花粉对家蚕的毒理学效应 采用ELISA法测定不同Bt水稻品系花粉中毒蛋白含量。籼稻品系TT9-3花粉中毒蛋白含量约占总可溶性蛋白的0.01%,显著低于粳稻KMD系列及以其为亲本的杂交后代籼稻纯合品系华池2000B系列。采用生物测定法就家蚕不同龄期幼虫对华池2000B1和TT9-3花粉以及Bt纯蛋白Cry1Ab的敏感性作了测定。家蚕1龄幼虫对华池2000B1花粉的敏感性相对较高,是其对TT9-3花粉的313.2倍。1龄幼虫对华池2000B1花粉比3龄幼虫更敏感3.83倍。与Cry1Ab蛋白相比,Bt水稻花粉对家蚕幼虫的毒性显著较低,差异达1000倍以上。 2 转Bt基因水稻花粉对家蚕的生物学效应 在室内条件下,选择相当于对家蚕1龄幼虫LC_(20)和LC_(50)剂量的华池2000B1花粉浓度DI(1311.4±161.8grains/cm~2)和D4(24824.6±1895.1 grains/cm~2),分别对1~3龄、3~5龄和1~5龄幼虫进行持续饲喂处理。Bt水稻花粉,特别在D4浓度下,可导致家蚕幼虫死亡率显著增高,发育历期显著延长,低龄幼虫体重、化蛹率和羽化率显著降低以及蚕茧质量下降等。Bt水稻花粉对低龄幼虫的影响较大,其效应可一直延续至成虫期。这表明华池2000B1水稻花粉对家蚕存活、生长发育和蚕茧性状等指标均有极为显著的负面影响。 3 转Bt基因水稻花粉对家蚕的行为学效应 采用叶碟法就家蚕幼虫对Bt水稻花粉的取食选择行为作了观测。当较高浓度的水稻花粉与无花粉对照同时存在时,家蚕幼虫极显著地选择无花粉对照;当较低浓度的水稻花粉与无花粉对照同时存在时,多选择低浓度的水稻花粉。不同龄期幼虫对较低浓度的不同水稻花粉的选择不尽相同。1龄幼虫多选择非Bt水稻花粉,后随虫龄增大,逐渐趋向选择Bt水稻花粉。就Bt水稻花粉而言,低龄幼虫显著偏向选择较低浓度花粉,而高龄幼虫有较多选择较高浓度花粉。 4 转Bt基因水稻花粉对家蚕的生理学效应 对家蚕1龄幼虫分别持续饲喂Bt水稻华池2000B1花粉和Cry1Ab蛋白直至化蛹,同时对经不同处理时间后的幼虫中肠消化酶系即淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶(包括类胰蛋白酶、类胰凝乳蛋白酶、类弹性蛋白酶和氨肽酶)等的比活力进行了测定。Cry1Ab蛋白持续处理的家蚕幼虫在2龄末即全部死亡。Cry1Ab蛋白对低龄幼虫中肠消化酶系的活性存在明显影响, 而且经c叮IAb处理的酶活随时间的变化趋势与对照的并不一致。Bt水稻花粉可不同程度地 影响幼虫中肠消化酶活性,其中以对脂肪酶、类胰凝乳蛋白和类弹性蛋白酶活性的影响较为 显著。这可能导致幼虫体内正常生理和代谢的动态平衡出现扰动,进而影响家蚕幼虫的生存 和生长发育。 5转Bt基因水稻花粉对家蚕的组织病理学效应 采用电镜技术就家蚕幼虫在持续饲喂Bt水稻花粉后,中肠细胞超微结构的病变过程作 了连续观察。经Bt水稻花粉处理的24h内,家蚕幼虫中肠细胞内质网肿胀呈球形,并伴有 少量空泡产生。此后中肠细胞不断空泡化,微绒毛逐渐与细胞断裂,并出现连片脱落;最终 中肠细胞破裂,大量胞质外流至肠腔内。Bt水稻花粉对家蚕幼虫中肠细胞的病理学效应与 Cryl Ab蛋白处理的相似。 6日照对转Bt基因抗虫水稻花粉毒蛋白的影响 不同自然日照时间处理的Bt水稻花粉中毒蛋白的含量存在一定变化。Bt水稻花粉中毒 蛋白的相对含量起初先明显下降,后随着时间延长,呈现上升趋势。日照处理对花粉中可溶 性蛋白含量无显著影响。就不同日照时间处理的Bt花粉对家蚕蚁蚕的毒力测定结果表明, 随处理时间延长,LC:。值虽有增高趋势,但变化不明显。这表明日照对Bt水稻花粉中的毒 蛋白含量及活性均无明显影响。 7转Bt基因抗虫水稻花粉的田间飘移分布 通过2年的田间调查,发现飘落在桑叶上的Bt水稻花粉数量随飘移距离增加而呈指数 降低。2002年花粉平均累积飘落密度从稻田内的最高密度255.0粒/c mZ降低至离田埂gm处 的34.6粒/cm,。相似地,2003年的水稻花粉平均飘落密度从稻田内的190.8粒/c mZ锐降至 离田埂gm处的6.。粒/c mZ。Bt水稻花粉飘落密度随桑树植株高度增加而明显下降。与生长 期较长的桑叶相比,水稻花粉在嫩叶上的飘落密度显著较低。降雨可极显著减少Bt水稻花 粉在桑计}一上的飘落密度。采用双面胶和涂有凡士林的载玻片监测水稻花粉飘落密度的结果与 桑叶上测得的基本一致。 8自然飘落的转Bt基因抗虫水稻花粉对家蚕生物学特性的影响 2002年和2003年分别采集田间不同距离自然飘落有Bt水稻华池Z000BI花粉的桑仆卜, 在室内对家蚕初孵幼虫进行连续饲喂。田间不同距离自然飘落的Bt水稻花粉,对家蚕生存、 生长发育、繁殖以及蚕茧质量等均无显著影响。2年试验结果均表明,在Bt水稻平均种植 面积为3巧.85m2的条件下,自然飘落的Bt水稻花粉对家蚕应无显著的负面影响。 9苏云金杆菌Y玉2000菌株的杀虫活性评价 应用时间一剂量一死亡率模型就Bt菌株YJ一2000对6种鳞翅目昆虫的杀虫活性作了初步 评价。该菌株对家蚕基本无毒性,而对蔬菜害虫如


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