Cry1Ab和Cry1Ac殺蟲蛋白對粘蟲及其寄生天敵的生態(tài)安全性評價.pdf

1、針對當前我國轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲作物商業(yè)化種植之前缺乏對次靶標遷飛性害蟲粘蟲Mythimna separata(Walker)(鱗翅目:夜蛾科)及其寄生性天敵淡足側(cè)溝繭蜂Microplitis pallidipes(膜翅目:繭蜂科)和傘裙追寄蠅 Exorista civilis Rondani(雙翅目:寄蠅科)的生態(tài)安全性評估研究的現(xiàn)狀,本文應用行為、生態(tài)、生理、和毒理學的方法系統(tǒng)研究了Cry1Ab和Cry1Ac殺蟲蛋白對粘蟲的殺蟲效果、生長

2、發(fā)育、繁殖及飛行能力的直接影響作用。與此同時,分別研究揭示了Cry1Ab殺蟲蛋白對粘蟲寄生天敵淡足側(cè)溝繭蜂和傘裙追寄蠅生長發(fā)育的影響作用,為進一步評價轉(zhuǎn)Bt基因作物的生態(tài)安全性及其在害蟲綜合防治中的作用提供了新的科學依據(jù)。所獲主要創(chuàng)新性結(jié)果如下:
　　 研究明確了Cry1Ac殺蟲蛋白對粘蟲的殺蟲效果及生長發(fā)育、繁殖的影響作用。所得研究結(jié)果表明:取食0(對照)、3、6、12、24、48和96μg/g Cry1Ac殺蟲蛋白人工飼料6

3、 d后的幼蟲頭寬、體長、18 d后的體重隨著殺蟲蛋白濃度的升高顯著降低,幼蟲發(fā)育歷期顯著延長,死亡率顯著升高。取食含殺蟲蛋白濃度>12μg/g飼料的幼蟲不能正?；?；取食含0、3和6μg/g殺蟲蛋白飼料的幼蟲能正?；?、羽化,化蛹率隨著殺蟲蛋白濃度的升高而顯著降低、蛹歷期顯著延長；取食含0、3和6μg/g毒蛋白飼料的幼蟲羽化的成蟲繁殖能力有顯著差異,產(chǎn)卵前期隨殺蟲蛋白濃度的升高顯著延長,產(chǎn)卵量顯著降低。這些結(jié)果表明,Cry1Ac殺蟲蛋白

4、對粘蟲的生長發(fā)育、繁殖具有顯著影響。
　　 研究明確了Cry1Ab殺蟲蛋白對粘蟲不同齡期的殺蟲效果的同時,闡明了Cry1Ab殺蟲蛋白導致幼蟲取食量、食物利用效率降低是其致死的主要原因。在研究明確了Cry1Ab殺蟲蛋白對1-6齡幼蟲的LC50值,確定了Cry1Ab殺蟲蛋白對低齡幼蟲的殺蟲效果較好,而對4-6齡幼蟲殺蟲效果較差的同時,應用重量法測定了Cry1Ab殺蟲蛋白對粘蟲六齡幼蟲發(fā)育期間的食物取食量、糞便排泄量、體重增長量、近似

5、消化率(AD)、粗生長效率(ECI)和純生長效率(ECD)的影響作用。結(jié)果表明:取食0(對照)、12.5、25、50、100和200μg/g Cry1Ab殺蟲蛋白人工飼料的幼蟲校正取食量、糞便排泄量、體重增長量隨著殺蟲蛋白濃度的升高顯著降低。取食殺蟲蛋白的幼蟲ECI和ECD都顯著低于對照組幼蟲,并隨殺蟲蛋白濃度的升高顯著降低,取食含殺蟲蛋白濃度>25μg/g飼料的幼蟲的ECI和ECD均為負值,且濃度越大ECI和ECD越低。但AD則隨殺蟲

6、蛋白濃度的升高顯著升高,且取食殺蟲蛋白幼蟲的AD值均顯著地高于對照組幼蟲的。這些結(jié)果表明,Cry1Ab殺蟲蛋白對六齡粘蟲幼蟲的殺蟲作用機理是通過抑制幼蟲的取食量、降低幼蟲的食物消化率和利用率,從而抑制幼蟲的生長發(fā)育,并最終導致死亡。從而闡明了Cry1Ab殺蟲蛋白對粘蟲幼蟲致死作用機理。
　　 研究揭示了Cry1Ac殺蟲蛋白亞致死濃度對粘蟲生長發(fā)育、繁殖及飛行能力的影響。粘蟲幼蟲取食含亞致死濃度Cry1Ac殺蟲蛋白的人工飼料后,體

7、重隨著蛋白濃度的升高顯著降低,幼蟲發(fā)育歷期顯著延長；隨Cry1Ac殺蟲蛋白濃度的升高,蛹重顯著降低,蛹歷期顯著延長；成蟲鮮重、干重、飛行肌的重量均隨蛋白的濃度升高顯著降低；取食Cry1Ac殺蟲蛋白羽化的成蟲產(chǎn)卵前期顯著長于對照的,但是各濃度之間無顯著差異。產(chǎn)卵量、交配次數(shù)、產(chǎn)卵歷期均隨蛋白濃度升高無顯著變化；而1日齡成蟲飛行能力(飛行距離、時間和速度)則隨Cry1Ac殺蟲蛋白濃度的升高顯著降低。這些結(jié)果表明,亞致死濃度Cry1Ac殺蟲蛋

8、白對粘蟲的生長發(fā)育、飛行具有顯著的抑制作用,但對成蟲生殖的影響較小。
　　 研究評價了Cry1Ab殺蟲蛋白對淡足側(cè)溝繭蜂生長發(fā)育的影響作用。對寄生在持續(xù)取食含Cry1Ab殺蟲蛋白1、2、4和8μg/g4種劑量粘蟲上的淡足側(cè)溝繭蜂生長發(fā)育情況進行觀察的結(jié)果表明,以取食含Cry1Ab殺蟲蛋白粘蟲為寄主的淡足側(cè)溝繭蜂卵-幼蟲的發(fā)育歷期比以對照粘蟲為寄主的顯著延長,蛹(繭)重和成蟲體重顯著下降,但對蛹歷期及成蟲壽命沒有顯著影響。另外,淡

9、足側(cè)溝繭蜂的發(fā)育歷期隨著寄主取食Cry1Ab殺蟲蛋白劑量的增加而顯著延長,繭重和成蟲體重則隨殺蟲蛋白劑量的增加而顯著下降,成蟲壽命也呈下降趨勢,但取食這些劑量殺蟲蛋白的粘蟲對淡足側(cè)溝繭蜂的蛹歷期沒有顯著影響。這些結(jié)果表明,Cry1Ab殺蟲蛋白對淡足側(cè)溝繭蜂的生長發(fā)育具有顯著的影響,而且濃度越高,影響作用越顯著。
　　 研究評價了Cry1Ab殺蟲蛋白對傘裙追寄蠅的寄生行為及種群增長的影響作用,首次揭示了Cry1Ab殺蟲蛋白可以促進

10、寄生蠅的種群增長,在控制粘蟲時有明顯的增效作用。與對照相比,傘裙追寄蠅對取食Cry1Ab殺蟲蛋白6.25和25μg/g二種劑量的粘蟲寄生率與平均產(chǎn)卵量均沒有顯著的差異,表明Cry1Ab殺蟲蛋白對傘裙追寄蠅對寄主的選擇行為沒有顯著的影響。另外,在取食3.13μg/g Cry1Ab殺蟲蛋白的粘蟲上發(fā)育的傘裙追寄蠅存活(出蠅)率高達40％,顯著高于以對照粘蟲為寄主的存活率(6.7％),以及取食6.25(3.3％)和12.5μg/g(3.3％)

11、劑量的寄生率。而對照、6.25和12.5μg/g劑量之間的寄生蠅存活率差異不顯著。這些結(jié)果表明,低濃度(3.13μg/g)的Cry1Ab殺蟲蛋白能顯著增加傘裙追寄蠅的存活率。進一步的研究結(jié)果還表明,寄主幼蟲死亡率隨著殺蟲蛋白濃度的升高而顯著增加,出蛾率顯著降低。如取食3.13μg/g Cry1Ab殺蟲蛋白的寄主粘蟲死亡率僅為14％,而取食12.5μg/g Cry1Ab的死亡率則高達53％。這些結(jié)果表明Cry1Ab殺蟲蛋白和寄生蠅在控制寄