Biolog-Eco方法检测转cry1Ab粳稻对褐飞虱肠道微生物多样性的影响

利用Biolog-Eco方法对以抗虫转cry1Ab基因粳稻(KMD1/KMD2)及其对照(秀水11)为食的褐飞虱肠道微生物群落多样性进行比较研究,以评价其对该飞虱肠道微生物多样性的影响.室内试验结果表明,褐飞虱以KMD1或KMD2为食持续1、3、5代后,其肠道微生物多样性指数(包括Shannon、Simpson和McIntosh指数)与对照无明显差异,但以KMD1为食时,其微生物群落的平均颜色变化率(AWCD)明显高于KMD2和对照.田间调查结果与室内试验基本相似.综合分析认为,KMD1和KMD2对其非靶标害虫褐飞虱肠道微生物群落多样性无明显的负面影响.     

转cry1C和cry2A不同抗虫基因水稻品种对非靶标害虫灰飞虱生物学特性的影响

为明确转cry1C和cry2A不同抗虫基因水稻品种对非靶标害虫灰飞虱生物学特性的影响,在室内恒温25 ℃条件下观察转cry1C和cry2A不同抗虫基因水稻品种对非靶标害虫灰飞虱寄主选择行为的影响,以及个体发育与种群发展情况,记录并分析各虫态的发育历期、存活率及实验种群生命表参数。结果表明,灰飞虱对转cry2A、cry1C基因水稻和对照亲本水稻‘明恢63’的定向选择栖息率反正弦转换值分别为27.5、28.5、26.5,差异不显著。灰飞虱对3种供试水稻品种的喜好程度基本一致,但在转cry1C基因水稻上的平均取食刺痕数508.3个/d显著高于转cry2A基因水稻（288.5个/d）和亲本水稻‘明恢63’（297个/d）。灰飞虱在两个转基因抗虫水稻上的若虫全历期、卵孵化率、各虫态存活率和成虫羽化率与对照亲本水稻相比均差异不显著。灰飞虱在转cry2A、cry1C基因水稻和对照亲本水稻‘明恢63’上的初羽化成虫鲜重分别为0.731、0.744 mg和0.821 mg,差异不显著。上述结果表明,转不同Bt抗虫基因水稻对非靶标害虫灰飞虱个体发育及种群生命参数影响不大,与对照亲本水稻相比较在统计学上差异不显著。     

杀虫剂对转Bt水稻靶标害虫二化螟和非靶标害虫稻飞虱种群数量的影响

为明确杀虫剂对转Bt水稻品种华恢1号(Huahui 1,HH1)靶标害虫二化螟Chilo suppressalis及其非靶标害虫白背飞虱Sogatella furcifera和褐飞虱Nilaparvata lugens种群数量的影响,于2014—2015年在江西省南昌市南昌县莲塘镇的广福试验基地进行田间试验,种植转Bt水稻和对照亲本水稻,分别对其进行施用杀虫剂和未施用杀虫剂处理,然后对经2种处理后转Bt水稻和对照亲本水稻田中靶标害虫二化螟幼虫数量及非靶标害虫白背飞虱、褐飞虱的若虫数量、成虫数量、总虫量(若虫数量和成虫数量之和)进行调查,并对这3种害虫田间种群数量的年份、水稻品种、杀虫剂影响因子进行方差分析。结果显示,转Bt水稻种植对二化螟幼虫数量影响显著,而施用杀虫剂处理未显著影响二化螟幼虫数量。转Bt水稻种植对白背飞虱和褐飞虱的若虫数量、成虫数量和总虫量无显著影响;而施用杀虫剂处理显著降低转Bt水稻及其对照亲本水稻稻田内白背飞虱和褐飞虱的若虫数量及总虫量,并显著降低白背飞虱成虫数量。2014年和2015年,施用杀虫剂和未施用杀虫剂转Bt水稻田内二化螟幼虫数量极低或未调查到;未施用杀虫剂转Bt水稻上二化螟幼虫数量仅在2014年显著低于未施用杀虫剂对照亲本水稻。2014年,未施用杀虫剂转Bt水稻和对照亲本水稻上白背飞虱总虫量最大值分别为1 037、1 376头/百丛,施用杀虫剂后分别降低至233、253头/百丛;未施用杀虫剂转Bt水稻上和对照亲本水稻上褐飞虱总虫量最大值分别为4 120、2 413头/百丛,施用杀虫剂后降低至367、410头/百丛;2015年白背飞虱和褐飞虱的发生规律与2014年相同。表明转Bt水稻可显著降低二化螟幼虫数量,但褐飞虱及白背飞虱数量没有降低,而施用杀虫剂可有效降低褐飞虱及白背飞虱数量。     

水稻瘤矮病毒介导的转cry1Ab水稻对褐飞虱种群的影响

在人工气候室条件下,以抗虫转cry1Ab水稻（MF86）及其亲本对照非转基因水稻闽恢3301（MH3301）为材料,利用年龄-龄期两性生命表,研究水稻瘤矮病毒介导的转cry1Ab水稻对非靶标害虫褐飞虱种群的影响。研究结果表明,感病水稻对取食MH3301的褐飞虱种群寿命影响不显著,促进了其生殖力;而显著缩短了取食MF86的褐飞虱寿命,降低了其生殖力。水稻在不感病的情况下,取食MF86较取食MH3301的褐飞虱种群可显著延长寿命和提高生殖力;而水稻在感病的情况下,取食MF86较取食MH3301的褐飞虱种群生殖力显著降低。感病的MF86较未感病MF86显著降低褐飞虱的内禀增长率、周限增长率,显著缩短世代平均周期;而感病的MH3301较未感病MH3301对褐飞虱生命表动态参数的影响基本均不显著。由此可见,水稻瘤矮病毒介导的转cry1Ab水稻（MF86）对褐飞虱种群增殖具有显著的负面影响。     

共生菌对褐飞虱生长发育和生殖的影响

对褐飞虱田间种群和生物型1在缺乏共生菌情况下取食不同抗性水稻品种后的生长发育和生殖的研究结果表明，取食抗性品种的褐飞虱体内共生菌数量均明显比取食感虫品种TN1的褐飞虱少，而取食抗性品种IR26、Mudgo和ASD7的2龄田间种群褐飞虱若虫的共生菌减少量均超过了50％。在感虫和抗虫水稻品种上，缺乏共生菌的褐飞虱若虫历期均显著长于正常若虫历期，若虫存活率、雌成虫体重、生长速率和产卵量均显著低于正常褐飞虱。正常的褐飞虱田间种群和生物型1在取食感虫和抗虫品种时的若虫历期均无显著差异，但缺乏共生菌的生物型1在取食抗虫品种Mudgo和ASD7时的若虫历期显著长于取食感虫品种TN1时的若虫历期。推测共生菌在褐飞虱适应水稻抗性品种的过程中发挥了重要作用。     

转cry1Ab/vip3H基因水稻对非靶标害虫褐飞虱连续多代生长发育与繁殖的影响

实验室条件下,转cry1Ab/vip3H基因水稻G6H1对褐飞虱Nilaparvata lugens生长发育与繁殖的继代效应评价结果表明,不论是在苗期或是成株期,在各水稻品种上连续饲喂褐飞虱4代后,该虫各代的生长发育和繁殖参数都没有受到水稻品种的显著影响,即不论是在第1代、第2代还是第4代,取食G6H1与取食其非转基因亲本Xiushui 110相比,褐飞虱若虫的发育时间、成虫寿命和产卵量都没有显著差异。同时,2008年和2009年的田间调查结果表明,G6H1和Xiushui 110稻田间褐飞虱的若虫、成虫和成若虫总密度均无显著差异。     

转cry1Ab基因水稻和两种杀虫剂对非靶标天敌拟环纹豹蛛免疫影响的评价

本文测定了田间转cry1Ab基因水稻(KMD1和KMD2)和两种杀虫剂(吡虫啉和氟虫腈)处理非转基因亲本秀水11后拟环纹豹蛛Pardosa pseudoannulata的免疫指标(血细胞总数、包囊能力和酚氧化酶活性)的变化,并以非转基因亲本秀水11无药剂处理的作为对照。研究结果表明,KMD1和KMD2对拟环纹豹蛛的3种免疫因子都没有显著影响;两种杀虫剂处理均导致拟环纹豹蛛的血细胞数量和包囊能力显著下降,酚氧化酶活性略低于对照,即对拟环纹豹蛛的免疫有负面影响。可见,非靶标天敌的免疫能力可考虑作为转基因水稻环境安全性评价的一个简单有效的指标。     

杀虫剂防治水稻褐飞虱的有效利用率分析

通过综合分析杀虫剂对水稻褐飞虱的毒力测定结果、褐飞虱田间防治指标、杀虫剂田间推荐剂量及杀虫剂经稻田叶面喷施后在田间的分布等文献资料,发现杀虫剂防治褐飞虱的田间推荐剂量的有效利用率不足0.1%。理论上,通过室内毒力测定可获得杀虫剂杀死褐飞虱种群90%个体的致死剂量 (LD₉₀,单位:μg/头),用稻田中褐飞虱的发生量乘以LD₉₀值即为杀死90%田间虫量的杀虫剂有效用量;而实际上杀虫剂的田间推荐剂量却是其有效用量的千倍以上。分析出现这种现象的原因可能有:1) 在褐飞虱为害的水稻孕穗期和扬花期,采用手动喷雾器进行叶面喷雾时,杀虫剂在水稻上的沉积率为34.25%～46.10%,但其中82%以上分布在水稻冠层以上部位,分布在水稻基部茎秆部位的不足2%,只占杀虫剂使用量的0.5%左右;2) 褐飞虱获取致死剂量的杀虫剂后死亡,但杀虫剂和褐飞虱在田间的分布极不均匀,当最低剂量的杀虫剂和最多虫量的褐飞虱出现在同一株水稻上时,该剂量必须能够控制褐飞虱的为害,那么对于有更多杀虫剂和更少褐飞虱的植株而言,就必然造成杀虫剂的浪费,从而降低其有效利用率;3) 约有50%以上的杀虫剂洒落在稻田水中,经田水稀释后的质量浓度远远低于杀死褐飞虱种群10%个体的致死浓度 (LC₁₀值,单位:mg/L),不能有效杀死褐飞虱。作者认为,通过人工智能,将杀虫剂直接喷洒在褐飞虱发生为害的部位,并根据虫量进行变量施药,必将大幅提高杀虫剂防治水稻褐飞虱的有效利用率。     

转Bt cry1Ab基因水稻花粉对中华 草蛉成虫产卵和寿命的影响

用ELISA法测定了转Bt基因水稻克螟稻1号(KMD1)和克螟稻2号(KMD2)花粉中Cry1Ab含量.将转Bt基因水稻和其亲本对照秀水11(XS11)花粉加入到草蛉人工干粉饲料中,评价了对中华草蛉Chrysoperla sinica Tjeder成虫产卵和寿命等参数的影响.结果显示,转Bt基因水稻"克螟稻"花粉中表达cry1Ab杀虫蛋白,且表达量较高.分别用含5%KMD1、KMD2和XS11花粉的人工饲料饲喂中华草蛉初羽化成虫,发现两类Bt水稻花粉对该虫产卵前期、产卵量、产卵天数和成虫寿命等参数均无显著影响.人工饲料中水稻花粉的比例上升至20%和80%后,KMD1、KMD2和XS11花粉饲料处理中的草蛉均出现产卵前期延长、产卵量减少和产卵天数缩短的趋势,但在同一花粉比例下这些参数在3个花粉饲料处理间均无显著差异.结果表明,Bt水稻花粉中cry1Ab杀虫蛋白对该草蛉成虫产卵和寿命等参数无显著的负面影响.     

Bt水稻对主要非靶标害虫和蜘蛛优势种田间种群动态的影响

研究了2个转cry1Ab cry1Ac杂合基因籼稻品系TT9-3和T19-4对主要非靶标害虫飞虱、叶蝉以及捕食性蜘蛛优势种田间种群动态的影响。结果表明,Bt稻与亲本对照(IR72)田间白背飞虱和黑尾叶蝉成虫的虫口密度在整个水稻生育期间无显著差异,而若虫密度有一定的不同。TT9-3稻田中白背飞虱和黑尾叶蝉若虫密度分别于移栽后早中期和中后期显著高于对照;TT9-4与对照间无显著差异。Bt水稻与亲本对照间锥腹肖蛸、四斑锯螯蛛、食虫沟瘤蛛、拟环纹豹蛛及拟水狼蛛种群数量动态趋势相似,数量上大多无显著差异。综合分析认为,Bt水稻对稻田优势蜘蛛基本上无明显的负影响。     

杀菌剂与吡虫啉混合配剂对褐飞虱种群增长的影响

褐飞虱Nilaparvata lugens Stål是亚洲国家水稻产区的主要害虫,其腹部脂肪体内存在大量类酵母共生菌（Yeast-like symbiotes,YLS）。YLS对褐飞虱的生长发育和繁殖起着至关重要的作用。以YLS为靶标,通过抑制褐飞虱体内YLS从而控制褐飞虱的发生必将是今后有效防治褐飞虱的新途径。前期研究表明,与单一的化学杀虫剂相比,杀虫剂和杀菌剂的混配制剂因能有效抑制褐飞虱体内YLS的数量从而导致褐飞虱更高的死亡率。本研究利用生命表和Morris-Watt数学模型分析了27%丰加霉素&四霉素P&四烯菌素B&四霉素A和75%肟菌酯&戊唑醇分别与吡虫啉的混合配剂对褐飞虱种群增长影响。结果表明,2种混合配剂处理后褐飞虱体内YLS的数量均明显下降,且褐飞虱种群增长指数显著低于吡虫啉处理组,混合配剂对褐飞虱的抑制作用主要表现在卵孵化期和成虫产卵期。本研究结果为褐飞虱防治提供了新的思路和方法。     

非靶标害虫褐飞虱对转cry1Ab抗虫水稻产量的影响

外源基因的插入是否会改变受体作物的生态适合度是转基因生物安全评价的一项重要内容。本文通过田间笼罩实验研究了转cry1Ab抗虫水稻(B4b92)及其对照非转基因水稻(MH86)对不同密度梯度褐飞虱Nilaparvata lugens(0、10、20、40、80、100、200头/笼)为害的产量响应。结果表明,在褐飞虱各个密度梯度下,与MH86比较,B4b92各产量参数(单穗总粒数、单穗实粒数、总穗数、千粒重、总产量和产量损失率)基本均无显著差异,仅单穗总粒数、单穗实粒数和总穗数在个别褐飞虱密度下有显著增加。回归分析发现,两种水稻的单穗总粒数、单穗实粒数、总穗数、总产量和产量损失率与褐飞虱密度均呈线性关系。随着褐飞虱密度的增加,B4b92产量损失率逐渐高于MH86。该研究对于评价非靶标害虫胁迫对转基因抗虫水稻生态适合度的影响具有重要的意义。     

转cry1Ab/cry2Aj玉米对亚洲玉米螟的抗性评价

为探讨转cry1Ab/cry2Aj玉米对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)的抗性,采用室内生测和田间人工接虫鉴定方法评价了6个转cry1Ab/cry2Aj玉米品系对亚洲玉米螟的杀虫效果,并利用酶联免疫吸附法(ELISA)测定了Cry1Ab蛋白在各品系主要组织的表达水平.结果显示,亚洲玉米螟幼虫取食转基因玉米各品系雄穗、苞叶、花丝和雌穗48 h后死亡率在90％左右,取食心叶的死亡率在70％左右,96h后大部分幼虫死亡,而取食非转基因玉米的死亡率为3.3％～8.7％;春播和夏播田转基因玉米叶片、茎秆、雌穗基本没有被害,而对照玉米叶片、茎秆、雌穗被害严重,春播和夏播玉米平均每株分别有2.9、2.3头幼虫和蛹,2.8、3.4个蛀孔,隧道长度为7.5、14.2 cm,雌穗被害级别为5.3和5.1;6个转基因玉米品系中Cry1Ab蛋白在心叶、雄穗、花丝、苞叶和雌穗中稳定表达.综合评价认为,转基因玉米各品系在整个生育期内对亚洲玉米螟有很好的抗性,其中N50品系抗虫效果最佳,可以作为抗虫转多基因玉米育种的备选材料.     

Cry1Ab杀虫蛋白在转Bt水稻中的表达及在害虫体内的积累动态

室内研究了Cry1Ab蛋白在转Bt水稻茎和叶片中的表达及在害虫稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis Gue-nee)幼虫体内的积累动态。结果表明,Cry1Ab蛋白在水稻各部位中均有表达。不同生育期及稻株不同部位中Cry1Ab蛋白的表达量有差异。总的趋势是生育前期的表达量较生育后期高。在时间上,主茎中的蛋白在分蘖期最高,成熟期最低,而叶片中蛋白的表达在整个生育期比较稳定。稻纵卷叶螟幼虫取食转Bt基因水稻后,在其体内及粪便中均能检测到Cry1Ab蛋白。其中取食6h前,虫体内的Cry1Ab蛋白含量高于粪便中的;到12 h时,粪便中Cry1Ab蛋白含量高于虫体内,至24 h时达显著水平(P0.05),直到48 h,粪便中的Cry1Ab蛋白含量一直维持较高水平。     

转Cry1Ac/1Ab基因棉花对棉铃虫的控制效果及对甜菜夜蛾和斜纹夜蛾生长发育的影响

为评估转Cry1Ac/1Ab基因棉花对棉铃虫Helicoverpa armigera的抗性及对非靶标害虫甜菜夜蛾Spodoptera exigua和斜纹夜蛾S.litura生长发育的影响,采用室内生测法测定其对棉铃虫的抗性及对甜菜夜蛾和斜纹夜蛾不同龄期幼虫存活率、营养代谢及中肠酶活性的影响。结果表明,转Cry1Ac/1Ab基因棉花对棉铃虫第2代幼虫的抗性程度最高,幼虫校正死亡率达91.33%,但对甜菜夜蛾和斜纹夜蛾的抗性程度较低,幼虫校正死亡率分别为15.33%和13.33%。甜菜夜蛾和斜纹夜蛾各龄期幼虫取食转Cry1Ac/1Ab基因棉花后,其存活率与取食常规棉花对照无显著差异;甜菜夜蛾对转Cry1Ac/1Ab基因棉花叶片的相对取食量、近似消化率分别为16.68和93.12%,均高于取食常规棉花对照的10.72和92.00%,但差异不显著,而斜纹夜蛾取食转Cry1Ac/1Ab基因棉花后的各项营养指标均低于取食常规棉花对照,差异也不显著。取食转Cry1Ac/1Ab基因棉花后,甜菜夜蛾的过氧化物酶活性为0.02 U/mg prot,显著低于取食常规棉花的0.05 U/mg prot;斜纹夜蛾的酸性磷酸酶活性为0.15 U/mg prot,高于取食常规棉花的0.10 U/mg prot,但差异不显著,其它中肠酶活性均低于对照,亦无显著差异。     

水稻品种抗性对虫体酯酶的影响

采用苗期群体鉴定法对供试水稻品种进行了抗性鉴定,在此基础上测定了取食不同抗性水稻品种的褐稻虱(Nilaparvata lugens)羧酸醑酶、酸性及碱性磷酸酯酶活力的变化。结果表明,取食感虫品种的褐稻虱若虫及第2代若虫体内上述三种酶的活力明显高于取食抗虫品种的;取食中抗品种的褐稻虱若虫三种酶的活力介于取食感虫和抗虫品种的若虫之间。这一结果与褐稻虱在不同抗性水平上水稻品种的存活率和发育进度是一致的。表明抗虫品种对褐稻虱具有抗生机制,从而抑制了虫体的正常生长发育。取食不同水稻品种的褐稻虱的羧酸酯酶米氏常数(Km)值无明显差异,但最大反应速度(Vmax)值差异极显著。取食感虫品种的 Vmax 值明显高于取食抗虫品种的。这表明取食不同抗性水稻品种的褐稻虱羧酸酯酶性质相同,差异主要是由于酶量的不同。     

转cry1Ab基因玉米对粘虫的抗性评价

粘虫Mythimna separata(Walker)是我国玉米上的重要害虫。转Bt基因玉米为防治粘虫提供了新的途径。从室内生测和田间抗性鉴定分别研究了转cry1Ab基因抗虫玉米YieldGard对粘虫的杀虫效果。用4~7叶期转cry1Ab基因玉米心叶室内饲养1~3龄粘虫幼虫3、7和10天的死亡率分别为39.0%~92.0%、96.0%~98.0%和97.0%~100%,第14天全部死亡,而对照的死亡率分别为3.0%~8.0%、6.0%~20.0%和11.0%~28.0%,差异极显著。取食转cry1Ab基因玉米的幼虫不能正常生长发育,存活10天的幼虫其体重仅为取食对照玉米的9.0%。田间玉米4~5叶期,分别接1~6龄粘虫幼虫于转cry1Ab基因和非转基因玉米心叶。转cry1Ab基因玉米上各龄期幼虫平均存活率仅为0.0~6.7%,极显著低于非转基因玉米的8.3%~80.0%。转cry1Ab基因玉米的危害级别0.1~0.7,显著小于非转基因玉米的2.1~7.3。结果说明转cry1Ab基因玉米YieldGard对粘虫各龄幼虫有很高的杀虫作用和田间控制效果,同时能有效保护玉米免受危害。     

Cry2Ab杀虫蛋白对小地老虎幼虫致死效果及体内酶活性的影响

为治理小地老虎的危害,研究了Bt杀虫蛋白对小地老虎幼虫的控制作用.室内生物测定结果表明,Cry2Ab杀虫蛋白对小地老虎初孵幼虫的致死效果高于Cry1Ac杀虫蛋白.取食含有Cry2Ab杀虫蛋白人工饲料的小地老虎幼虫体内的中肠总蛋白酶和类胰凝乳蛋白酶活性高于对照,当人工饲料中Cry2Ab杀虫蛋白含量达到12μg/g时,小地老虎幼虫中肠氨肽酶活性显著升高;而取食含有Cry1Ac杀虫蛋白人工饲料的小地老虎幼虫中肠蛋白酶活性无显著变化.此外,小地老虎幼虫取食含有Cry2Ab杀虫蛋白的人工饲料后,体内谷胱甘肽-S-转移酶活性显著升高,而取食合有Cry1Ac杀虫蛋白的人工饲料后其变化不明显.     

转sck/cry1Ac基因稻谷对米蛾幼虫解毒酶系的影响

采用酶活力测定及酯酶同工酶电泳方法研究米蛾(Corcyra cephalonica)幼虫取食表达SCK/Cry1Ac毒蛋白的转基因稻谷后体内重要解毒酶活力的变化,明确其代谢毒蛋白的主要酶类。结果表明:取食转Bt基因稻谷米蛾幼虫体内的α-乙酸萘酯酶、碱性磷酸酯酶的活力在24～72h显著低于对照;酸性磷酸酯酶活力在12、48h和72h时也显著低于对照;而α-乙酸萘酯羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶的活力显著高于对照。谷胱甘肽-S-转移酶的活性除饲喂24h的处理外,其他处理与对照无显著差异。此外处理72h后米蛾幼虫体内酯酶同工酶谱有4条酯酶酶带,4种酯酶Est1、Est2、Est3、Est4的活性均受到不同程度的抑制,酯酶Est4的抑制效果最明显。这些解毒酶和酯酶同工酶直接参与Bt毒蛋白的代谢作用。     

褐飞虱在华中地区不同主栽水稻品种上的生活史和种群动态

为明确褐飞虱Nilaparvata lugens对华中地区不同主栽水稻品种的适合度,利用两性生命表分析华中地区的5个主栽水稻品种C两优、岳优、深两优、华两优和红良优对褐飞虱生活史参数的影响,并模拟取食5个水稻品种后褐飞虱的种群动态。结果表明：不同水稻品种对褐飞虱的生长发育和繁殖存在显著影响,取食华两优和红良优的褐飞虱雌成虫寿命分别为10.73 d和11.43 d,显著短于取食C两优（14.71 d）、岳优（15.34 d）和深两优（14.52 d）时;取食红良优的褐飞虱雌成虫产卵量为108.30粒,较取食C两优（237.90粒）、岳优（218.40粒）和深两优（179.60粒）显著减少。褐飞虱取食红良优后,其种群净增殖率和世代周期均显著低于取食C两优和岳优时;而其种群内禀增长率和周限增长率均显著低于取食岳优时。表明华中地区5个主栽水稻品种中红良优可显著降低褐飞虱的繁殖力和种群参数,褐飞虱对红良优的适合度最低,可作为华中地区主栽水稻来防控褐飞虱。