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转Bt基因抗虫棉对棉蚜的生态风险评价

张炬红  
【摘要】:本论文以在生产上大规模商业化种植的国产Bt抗虫棉GK系列中的GK12为材料,从棉蚜的生长发育、繁殖和生命表参数等基本生物学指标着手,并从棉蚜体内Bt蛋白含量测定、解毒酶和消化酶活性以及Bt棉上的棉蚜抗药性变化等方面,对转Bt基因棉GK12对非目标害虫—棉蚜的影响进行了系统评价,尤其着重分析了转Bt基因棉对棉蚜的长期作用,主要研究结果如下: 1 通过室内棉蚜种群生命表的建立,研究转基因棉对棉蚜基本生物学特性的影响,结果表明:与亲本常规棉对照相比,转Bt基因抗虫棉GK12和转Bt+CpTI双价抗虫棉SGK321对棉蚜死亡率、生长发育和生命表参数无显著影响。在SGK321上取食1代的棉蚜以及在GK12上连续取食37代和1代的棉蚜,其1~4龄发育历期和死亡率、成虫体重和寿命、成虫产若蚜历期和数量以及生命表参数包括种群增长指数、内禀增长率、种群加倍时间、净增殖率、周限增长率、平均发育历期与取食相应亲本常规棉的棉蚜之间无显著差异,表明转基因棉GK12和SGK321对棉蚜无明显的直接毒杀作用,且对棉蚜的生长发育和繁殖无显著影响。在GK12上即使经过37代的长期作用,Bt棉对棉蚜的基本生物学特性也无显著影响。用含有Cry1Ac原毒素蛋白的人工饲料饲养,对棉蚜的生长发育也无显著影响。 2 通过酶标仪动力学法或终点法测定在Bt棉GK12上取食不同世代棉蚜的解毒酶和乙酰胆碱酶活力,结果表明:与取食泗棉3号的棉蚜相比,在GKl2上连续取食1代和2l代的棉蚜,其酯酶、羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶的活力和比活力均无显著变化,同时在GK12上取食1代和21代的棉蚜之间也无显著差异,而且上述三种酶的酶活力频率分布在抗虫棉和常规棉之间相似,差异不大,表明在20代以内Bt棉对棉蚜的解毒酶系无显著影响。在GK12上连续取食不同世代的棉蚜酯酶和乙酰胆碱酯酶的Vmax和Km与取食亲本泗棉3号的棉蚜无显著差异,表明两种酶的生物化学性质和底物亲和力未受转Bt基因棉的影响。 3 通过用酶标仪测定取食Bt棉GK12不同世代棉蚜消化酶活力,结果表明:与在泗棉3号上取食的棉蚜相比,在GK12上连续取食1代、2代、3代和60代以上,对棉蚜的蛋白酶、淀粉酶、蔗糖酶和海藻糖酶活力无显著影响;而且,上述4种消化酶的活力在GK12上连续取食不同世代的棉蚜之间也无显著差异,可见,即使经过60代,取食转Bt基因棉对棉蚜消化酶无显著影响。 4 室内测定取食转Bt基因棉的棉蚜对常用杀虫剂的敏感性,结果表明,取食转Bt基因棉对棉蚜的杀虫剂敏感性无显著影响。与取食泗棉3号的棉蚜相比,吡虫啉、灭多威、辛硫磷、溴氰菊酯对在Bt棉GK12上连续取食1~3代和60代以上棉蚜的LC50、LC90和毒力回归曲线的斜率b值均无显著影响,可见,即使在Bt棉上连续取食60代以上,棉蚜对吡虫啉、灭多威、辛硫磷、溴氰菊酯的敏感性也未发生变化。4种杀虫剂中,吡虫啉对棉蚜的抗性最强,灭多威次之,辛硫磷较弱,溴氰菊酯最弱。 5 ELISA检测结果表明:在单价和双价抗虫棉的叶片和花粉内Bt蛋白浓度较高,且双价抗虫棉高于单价抗虫棉。在GK12叶片内Bt蛋白含量随棉花的生长发育发生变化,其中4子叶期叶片Bt含量最高,2真叶期次之,铃期叶片Bt含量最低。在部分韧皮部汁液和花蜜内可检测到微量的


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