棉鈴蟲(chóng)田間種群Cry1Ac抗性等位基因頻率檢測(cè)及LF8品系Cry1Ac抗性的遺傳定位.pdf

1、棉花是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，棉花產(chǎn)量多年穩(wěn)居世界第一，因此棉花在我國(guó)的種植業(yè)中具有重要的地位。但是一直以來(lái)棉鈴蟲(chóng)Helicoverpa armigera(Hübner)的為害嚴(yán)重威脅棉花生產(chǎn)，過(guò)去主要依賴化學(xué)殺蟲(chóng)劑進(jìn)行防治，但是棉鈴蟲(chóng)自身的生物學(xué)特性導(dǎo)致其極易對(duì)各類殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生抗性。上世紀(jì)90年代初棉鈴蟲(chóng)在我國(guó)400萬(wàn)公頃棉田同時(shí)發(fā)生給棉花生產(chǎn)造成了重大損失。我國(guó)自1997年開(kāi)始推廣種植轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)棉（Bt抗蟲(chóng)棉），由于其對(duì)靶標(biāo)害蟲(chóng)棉

2、鈴蟲(chóng)具有良好的控制作用，種植范圍迅速擴(kuò)大，到2015年全國(guó)Bt抗蟲(chóng)棉的種植面積達(dá)全國(guó)棉花總種植面積的96％。Bt棉花的廣泛推廣應(yīng)用不僅有效控制了棉鈴蟲(chóng)的數(shù)量，同時(shí)大大減少了化學(xué)殺蟲(chóng)劑的使用量，有效保護(hù)了天敵，改進(jìn)了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。
　　為了延緩棉鈴蟲(chóng)對(duì)Bt抗蟲(chóng)棉的抗性演化，在抗蟲(chóng)棉推廣種植的伊始就提出了抗性治理的高劑量-庇護(hù)所策略，后來(lái)又引入基因疊加策略即種植雙價(jià)Bt抗蟲(chóng)棉。雖然有抗性治理的

3、預(yù)案，但隨著B(niǎo)t抗蟲(chóng)棉在各國(guó)的廣泛種植，長(zhǎng)期的選擇壓力導(dǎo)致棉鈴蟲(chóng)對(duì)Bt抗蟲(chóng)棉產(chǎn)生抗性，仍然是棉花生產(chǎn)中的重大問(wèn)題。本研究采用F2篩選法對(duì)我國(guó)主要棉區(qū)的棉鈴蟲(chóng)對(duì)Cry1Ac毒素抗性基因頻率進(jìn)行了檢測(cè);另外，以田間篩選獲得的LF8抗性品系為實(shí)驗(yàn)材料，研究其抗性遺傳方式并對(duì)Cry1Ac抗性基因進(jìn)行遺傳定位。本文的研究結(jié)果對(duì)于指導(dǎo)棉鈴蟲(chóng)Bt抗性治理工作和Bt抗蟲(chóng)棉合理使用具有重要意義。
　　1.棉鈴蟲(chóng)田間種群Cry1Ac抗性基因頻率的F2

4、檢測(cè)
　　我國(guó)自1997年開(kāi)始商業(yè)化種植表達(dá)Cry1Ac毒素的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉，至今已有20年的種植歷史。為了明確棉鈴蟲(chóng)田間種群對(duì)Bt棉抗性演化的現(xiàn)狀，2014年和2015年連續(xù)兩年對(duì)山東夏津、河南安陽(yáng)、河北廊坊和新疆沙灣4個(gè)地區(qū)的棉鈴蟲(chóng)田間種群Cry1Ac抗性等位基因頻率進(jìn)行了F2檢測(cè)。2014年對(duì)夏津、安陽(yáng)、廊坊和沙灣4地分別檢測(cè)了63個(gè)、109個(gè)、56個(gè)和58個(gè)單雌系，抗性基因頻率分別為0.048(0.026-0.084)、0.

5、034(0.020-0.057)、0.031(0.014-0.066)和0.000(0.000-0.020);2015年對(duì)夏津、安陽(yáng)和廊坊3地分別檢測(cè)了59個(gè)、66個(gè)和61個(gè)單雌系，抗性基因頻率分別為0.102(0.068-0.150)、0.087(0.057-0.130)和0.062(0.036-0.101)。夏津、安陽(yáng)和廊坊3個(gè)地區(qū)2015年田間種群Cry1Ac抗性基因頻率均為2014年的2倍左右，安陽(yáng)地區(qū)的頻率具有顯著差異，夏津和

6、廊坊兩地區(qū)的頻率差異未達(dá)顯著水平。綜合前人研究數(shù)據(jù)，比較分析了安陽(yáng)地區(qū)2009-2015年Cry1Ac抗性等位基因頻率的變化情況，結(jié)果表明棉鈴蟲(chóng)安陽(yáng)田間種群Cry1Ac抗性等位基因頻率維持較高水平(0.034-0.087)，年度間最高波動(dòng)幅度達(dá)2.6倍。從總體上分析，華北棉區(qū)棉鈴蟲(chóng)田間種群Cry1Ac抗性基因頻率的發(fā)展表現(xiàn)為穩(wěn)中有升的趨勢(shì)，而新疆北部沙灣種群尚未檢測(cè)到抗性等位基因。
　　2.棉鈴蟲(chóng)LF8品系Cry1Ac抗性的遺傳方

7、式及基因定位
　　鑒于多種作物混種、棉花種植規(guī)模小的實(shí)際情況，我國(guó)采用天然庇護(hù)所策略治理棉鈴蟲(chóng)對(duì)Bt抗蟲(chóng)棉的抗性發(fā)展，并取得了良好的抗性治理效果;但是棉鈴蟲(chóng)對(duì)Cry1Ac的抗性仍然處于逐步上升的趨勢(shì)，尤其是顯性抗性等位基因的頻率上升較快。為了對(duì)棉鈴蟲(chóng)Cry1Ac顯性抗性的特性及遺傳方式開(kāi)展研究，從2014年河北廊坊田間種群中分離獲得對(duì)Cry1Ac具有顯性抗性的棉鈴蟲(chóng)LF8品系。與SCD敏感品系相比，LF8品系對(duì)Cry1Ac的抗性高

8、達(dá)985倍，對(duì)Cry1Aa和Cry1Ab具有很高水平交互抗性（分別為552、134倍），對(duì)Cry2Ab具有低水平交互抗性，而對(duì)Vip3Aa沒(méi)有交互抗性。將LF8與SCD進(jìn)行單對(duì)雜交，并檢測(cè)其F1代對(duì)Cry1Ac敏感性，結(jié)果表明LF8品系Cry1Ac抗性呈常染色體、顯性遺傳。為了對(duì)LF8品系的抗性基因進(jìn)行遺傳定位，首先構(gòu)建了2個(gè)回交后代作圖群體(BC1)，然后利用SNP分子標(biāo)記進(jìn)行基因定位。LF8品系Cry1Ac的顯性抗性與棉鈴蟲(chóng)10號(hào)染