棉鈴蟲田間種群Cry1Ac抗性等位基因頻率檢測及LF8品系Cry1Ac抗性的遺傳定位.pdf

1、棉花是我國重要的經(jīng)濟作物之一，棉花產(chǎn)量多年穩(wěn)居世界第一，因此棉花在我國的種植業(yè)中具有重要的地位。但是一直以來棉鈴蟲Helicoverpa armigera(Hübner)的為害嚴重威脅棉花生產(chǎn)，過去主要依賴化學(xué)殺蟲劑進行防治，但是棉鈴蟲自身的生物學(xué)特性導(dǎo)致其極易對各類殺蟲劑產(chǎn)生抗性。上世紀(jì)90年代初棉鈴蟲在我國400萬公頃棉田同時發(fā)生給棉花生產(chǎn)造成了重大損失。我國自1997年開始推廣種植轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉（Bt抗蟲棉），由于其對靶標(biāo)害蟲棉

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

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

4、檢測
　　我國自1997年開始商業(yè)化種植表達Cry1Ac毒素的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，至今已有20年的種植歷史。為了明確棉鈴蟲田間種群對Bt棉抗性演化的現(xiàn)狀，2014年和2015年連續(xù)兩年對山東夏津、河南安陽、河北廊坊和新疆沙灣4個地區(qū)的棉鈴蟲田間種群Cry1Ac抗性等位基因頻率進行了F2檢測。2014年對夏津、安陽、廊坊和沙灣4地分別檢測了63個、109個、56個和58個單雌系，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年對夏津、安陽和廊坊3地分別檢測了59個、66個和61個單雌系，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、安陽和廊坊3個地區(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)的頻率差異未達顯著水平。綜合前人研究數(shù)據(jù)，比較分析了安陽地區(qū)2009-2015年Cry1Ac抗性等位基因頻率的變化情況，結(jié)果表明棉鈴蟲安陽田間種群Cry1Ac抗性等位基因頻率維持較高水平(0.034-0.087)，年度間最高波動幅度達2.6倍。從總體上分析，華北棉區(qū)棉鈴蟲田間種群Cry1Ac抗性基因頻率的發(fā)展表現(xiàn)為穩(wěn)中有升的趨勢，而新疆北部沙灣種群尚未檢測到抗性等位基因。
　　2.棉鈴蟲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)模小的實際情況，我國采用天然庇護所策略治理棉鈴蟲對Bt抗蟲棉的抗性發(fā)展，并取得了良好的抗性治理效果;但是棉鈴蟲對Cry1Ac的抗性仍然處于逐步上升的趨勢，尤其是顯性抗性等位基因的頻率上升較快。為了對棉鈴蟲Cry1Ac顯性抗性的特性及遺傳方式開展研究，從2014年河北廊坊田間種群中分離獲得對Cry1Ac具有顯性抗性的棉鈴蟲LF8品系。與SCD敏感品系相比，LF8品系對Cry1Ac的抗性高

8、達985倍，對Cry1Aa和Cry1Ab具有很高水平交互抗性（分別為552、134倍），對Cry2Ab具有低水平交互抗性，而對Vip3Aa沒有交互抗性。將LF8與SCD進行單對雜交，并檢測其F1代對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LF8品系的抗性基因進行遺傳定位，首先構(gòu)建了2個回交后代作圖群體(BC1)，然后利用SNP分子標(biāo)記進行基因定位。LF8品系Cry1Ac的顯性抗性與棉鈴蟲10號染