CrylAc殺蟲蛋白對甜菜夜蛾生長發(fā)育、繁殖、食物利用率及飛行能力的影響.pdf

1、甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)是一種間歇性、多食眭及遠距離遷飛性害蟲,廣泛分布于亞熱帶和溫帶地區(qū),危害多種經(jīng)濟作物。近年來在我國危害程度進一步加深,危害范圍進一步擴展,造成巨大經(jīng)濟損失。蘇云金桿菌Bacillus thuringiensis(簡稱Bt),是一種對鱗翅目昆蟲具有毒殺作用的革蘭氏陽性芽孢桿菌,現(xiàn)已成功廣泛應用于轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲作物。然而目前商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲作物主要表達CryAc蛋白,而甜菜

2、夜蛾卻對這類殺蟲蛋白并不敏感。隨著Bt抗蟲作物的大面積種植,甜菜夜蛾對其抗性逐漸提高,種群地位已經(jīng)從次要害蟲演化成為主要害蟲,從而給甜菜夜蛾的綜合防控帶來難度。本論文應用生物學方法,在室內(nèi)系統(tǒng)研究了甜菜夜蛾幼蟲低齡期取食、整個幼蟲期取食及幼蟲連續(xù)三代取食含Cry1Ac殺蟲蛋白的人工飼料后生長發(fā)育和繁殖的變化,高齡幼蟲對含Cry1Ac不同濃度飼料的食物消耗和利用的影響,以及幼蟲期取食含Cry1Ac殺蟲蛋白飼料羽化而來的成蟲其飛行能力的變化

3、,以期定量揭示Cry1Ac殺蟲蛋白對甜菜夜蛾生長發(fā)育和繁殖效應、食物利用率及成蟲飛行能力的影響作用,從而為轉(zhuǎn)Bt抗蟲作物商業(yè)化種植的生態(tài)安全性評價及Bt作物田間甜菜夜蛾種群的綜合治理提供科學依據(jù)。取得的主要結(jié)果有如下幾點:
　　 明確了甜菜夜蛾低齡幼蟲連續(xù)6天取食含Cry1Ac殺蟲蛋白濃度為5,10,20,40和80μg／g的人工飼料后轉(zhuǎn)移到不含殺蟲蛋白的飼料上,其生長發(fā)育與成蟲繁殖的變化。結(jié)果表明,這組不同Cry1Ac殺蟲蛋白

4、濃度的飼料對甜菜夜蛾低齡幼蟲有一定的毒殺作用,且顯著抑制其生長發(fā)育,但雌雄蛹重均較對照無顯著差異；雌蛾平均產(chǎn)卵量以10μg／g處理最高(719粒),表明一定的低濃度Cry1Ac殺蟲蛋白對成蟲生殖有一定的促進作用。
　　 用含Cry1Ac殺蟲蛋白為3.125,6.25,12.5和25μg／g的低濃度組飼料對甜菜夜蛾初孵幼蟲連續(xù)飼喂三代,結(jié)果表明,含低濃度Cry1Ac殺蟲蛋白飼料對甜菜夜蛾直接毒殺作用不明顯,主要是抑制了幼蟲生長發(fā)育

5、。幼蟲發(fā)育歷期在第一代和第二代中較對照顯著延長,但在第三代中各Cry1Ac處理下與對照均較接近；蛹期在第一代中也較對照顯著延長,在第二代時較對照開始縮短,但第三代較對照已經(jīng)無顯著差異；對3日齡蛹重減輕的影響尤其顯著,但隨著取食代數(shù)的延長而漸趨于穩(wěn)定；對成蟲產(chǎn)卵前期沒有顯著影響,而產(chǎn)卵期在第一代中還暫時未受影響,但飼養(yǎng)至第二、三代時,影響作用逐漸顯現(xiàn),較對照顯著縮短；對雌蛾產(chǎn)卵量的影響尤其顯著,在三代中均較對照顯著減少,但均趨于穩(wěn)定,并維

6、持在400～500粒左右,而且除了3.125μg／g外,其余濃度處理的在代次間產(chǎn)卵量差異不顯著,表明幼蟲及其子代對含Cry1Ac殺蟲蛋白食料都具有良好的適應性；連續(xù)飼養(yǎng)三代中雄蛾壽命在各Cry1Ac處理下波動范圍比雌蛾要大,其受含Cry1Ac殺蟲蛋白食料的不利影響要大于雌蛾。進一步用含Cry1Ac殺蟲蛋白為25,50,100和200μg／g的高濃度組飼料飼養(yǎng)初孵幼蟲一代也表明,殺蟲蛋白的直接毒殺作用也不明顯,但生長發(fā)育歷期顯著延長,3日

7、齡蛹重和雌蛾產(chǎn)卵受到的影響尤其顯著:蛹重較對照顯著下降,產(chǎn)卵量顯著減少,多在500粒左右。無論是低濃度組飼養(yǎng)三代還是濃度組飼養(yǎng)一代,幼蟲化蛹率、羽化率、畸形率及雌雄性比均未受到顯著影響。
　　 明確了甜菜夜蛾5齡幼蟲、4齡末幼蟲分別取食含Cry1Ac殺蟲蛋白濃度分別為3.125,6.25,12.5,25μg／g和25,50,100,200μg／g的這兩組低、高濃度飼料后對食物消耗和利用的影響。結(jié)果表明,低濃度組飼料對5齡幼蟲取食

8、12h的6項營養(yǎng)指標均沒有顯著影響,而高濃度組飼料對4齡末幼蟲連續(xù)取食2天卻有顯著影響。4齡末幼蟲取食高濃度組殺蟲蛋白飼料1天后,其相對生長速率、相對攝食速率、食物利用率和轉(zhuǎn)化率均較對照顯著下降；而取食2天后,試蟲已完全適應食料環(huán)境,各項指標較第1天均已開始下降,相對代謝速率較對照開始升高,表明幼蟲代謝能力開始增加,需要用更多的能量來緩解Cry1Ac殺蟲蛋白帶來的抑制作用,而且近似消化率達到顯著升高的水平,表明幼蟲體內(nèi)解毒酶系統(tǒng)的應答機

9、制在短時間內(nèi)已經(jīng)被激活,需要提高消化率對低轉(zhuǎn)化率進行生理補償而維持生命活動的延續(xù),即做足預蛹的充分準備。
　　 明確了幼蟲取食含Cry1Ac殺蟲蛋白為25,50,100和200μg／g的這組高濃度組飼料羽化而來的1日齡成蟲其飛行能力的變化。結(jié)果表明,不同濃度的Cry1Ac殺蟲蛋白對甜菜夜蛾1日齡雌雄蛾的飛行距離、飛行速度及飛行時間均有顯著影響。一定的Cry1Ac濃度(25和50μg／g)可以引起甜菜夜蛾1日齡雌蛾飛行潛力增加的傾

10、向,盡管未達到顯著水平,強飛個體比例也是在這兩個濃度下最高,飛行超過40 km的分別為33.3％和43.3％,超過8 h的分別為84.8％和76.7％,超過4 km／h的分別為39.4％和56.7％,然而過高的Cry1Ac濃度則會強烈抑制其飛行能力,200μg／g下的雌蛾在12 h的吊飛測試中平均飛行距離只有21 km,顯著低于對照。但這組高濃度的Cry1Ac殺蟲蛋白并不能促進雄蛾飛行潛力的增加,盡管濃度在25和50μg／g條件下,雄蛾

11、的飛行能力較對照無顯著差異,但濃度過高,雄蛾飛行能力也顯著受到抑制。
　　 根據(jù)不同Cry1Ac殺蟲蛋白濃度和不同時期飼喂甜菜夜蛾幼蟲對其生長發(fā)育、繁殖、食物利用率及飛行能力的研究結(jié)果,結(jié)合轉(zhuǎn)Bt作物田間實際情況分析,本研究揭示了在轉(zhuǎn)Bt作物生長后期,表達低濃度的Bt殺蟲蛋白的作物組織不僅不影響幼蟲的存活、生長發(fā)育和繁殖,而且在一定程度上可能會刺激雌蛾的生殖產(chǎn)卵；而在轉(zhuǎn)Bt作物生長期內(nèi),甜菜夜蛾幼蟲對表達Bt殺蟲蛋白的作物組織有

12、良好的適應性,雖然雌峨產(chǎn)卵量有所下降,但后代繁殖漸趨于穩(wěn)定；處于暴食期的高齡幼蟲取食Bt作物組織后也能存活,對其食物消耗和利用的影響隨著取食天數(shù)的增加而逐漸減弱；取食Bt作物組織羽化而來的成蟲盡管在產(chǎn)卵量上有所下降,但雌蛾為逃避不良生殖生境,其飛行能力有增加的傾向。以上結(jié)果的獲得進一步證明了甜菜夜蛾對Bt作物的抗性風險在逐漸提高,在Bt作物田中的種群地位從次要害蟲上升到主要害蟲,其危害范圍進一步擴大,因此,需要密切監(jiān)視轉(zhuǎn)Bt作物田甜菜夜