转基因玉米表达的Cry1Ab、PAT和EPSPS蛋白对日本通草蛉幼虫的安全风险评估

为评价我国自主研发的转基因玉米表达的Cry1Ab、PAT和EPSPS蛋白对日本通草蛉Chrysoperla nipponensis幼虫生长发育的安全风险,通过将外源蛋白混入日本通草蛉人工饲料中的方法,以加入砷酸二氢钾(KH_2AsO_4)的饲料为阳性对照,研究了日本通草蛉幼虫取食后的生长发育状况。结果表明:日本通草蛉取食含Cry1Ab和EPSPS蛋白饲料的幼虫发育历期、茧期、结茧率、羽化率及成虫体重等生物学参数与取食正常饲料处理相比均没有显著差异;而取食含PAT蛋白饲料的幼虫发育历期和结茧率分别为10.7 d和96.6%,与取食正常饲料的对照11.1 d和89.9%差异显著,即饲料中添加PAT蛋白显著提高了幼虫的存活率和发育速率;取食含KH_2AsO_4饲料的日本通草蛉幼虫不能存活到茧期,说明KH_2AsO_4具有显著的杀虫活性。ELISA检测结果表明,取食了分别添加有3种外源蛋白饲料的日本通草蛉幼虫体内可以检测到相应的Cry1Ab、EPSPS和PAT蛋白,含量分别为2 758.8~5 210.7、35 018.0~54 426.6、16.8~149.8 ng/g。表明转基因玉米所表达的Cry1Ab、EPSPS和PAT蛋白对日本通草蛉幼虫没有显著的不利影响。     

双斑长跗萤叶甲越冬卵在玉米田的空间分布型

为明确双斑长跗萤叶甲越冬卵的空间分布型,2011年10月采用分层随机抽样法在山西省晋中市的玉米田对土壤中的越冬卵进行调查。通过频次分布检验、聚集度指标的测定、改进的Iwao m^*-m回归分析法和Taylor幂法则对越冬卵在土壤中的空间分布型进行了分析,并对聚集均数(λ)进行检验,分析越冬卵聚集的原因。结果表明:双斑长跗萤叶甲越冬卵在土壤中的理论分布型符合负二项分布,各项聚集度指标均满足C>1、C_A>0、I> 0、k>0、m^*/m>1,空间分布图式在低密度下为聚集分布,基本成分为单个个体,个体间相互排斥。基本成分的相对聚集度随越冬卵种群密度而变化的速率为3.52m-15.61。种群密度越大,相对聚集度的变化速率也越大,而且聚集的程度随着卵密度的增大而增高。聚集均数(λ)的测定表明,聚集是成虫的产卵习性和田间植被的生长情况、土壤性质、温湿度等环境因子综合作用的结果。双斑长跗萤叶甲成虫主要在近土表的土壤中产卵,在距土表15 cm以上的土壤中,有94.2%的越冬卵分布在距土表0-10 cm的土层中,其中以距土表2-5 cm的土层中的卵量最多,平均每个样点有卵25.56粒,占总数的64.7%,显著高于其他深度土层的卵量。     

基于线粒体细胞色素C氧化酶Ⅱ亚基基因(COⅡ)序列的不同地理种群桃蛀螟的系统发育研究

桃蛀螟Conogethes punctiferalis (Guenée)是一种食性杂,为害十分严重的害虫,近年来发现其对玉米的为害呈加重趋势.为了揭示桃蛀螟不同地理种群内及种群间的遗传分化和系统发育关系,本研究对来自我国广西、广东、四川、浙江、山东、河北、河南、北京和辽宁等省(市、区)的24个地理种群622头桃蛀螟个体的线粒体细胞色素C氧化酶Ⅱ亚基基因(COⅡ)片段(648 bp)进行了序列分析,共有51个变异位点,变异位点占分析总位点数的7.87％,形成了53种不同的单倍型(GenBank登录号为JQ363873～JQ363922).在桃蛀螟COⅡ基因片段的核苷酸序列中,A+T平均含量为75.32％,表现明显的A/T偏倚性.24个地理种群的平均基因流(Nm)为1.09,总群体的固定系数(Fst)为0.18629,表明我国桃蛀螟总群体产生了一定程度的遗传分化.北方和东部(Fst=0.01197)和西南地区(Fst=0.0133)遗传分化系数较小,而南方地区(Fst=0.24381)种群内部的遗传分化系数较大,基因流也呈现相对应的结果(北方和东部地区Nm=41.58,西南地区Nm=118.90,南方地区Nm=0.99),表明南方地区桃蛀螟的遗传分化程度明显大于北方和东部以及西南地区.对53种单倍型用邻接法构建系统发育树和单倍型网络结构关系图,结果发现,南方地区广东和广西的桃蛀螟和其他地区不同寄主上的桃蛀螟之间存在比较明显的遗传分化,而其他地区桃蛀螟单倍型与地理种群之间没有明显的对应关系;AMOVA分子方差分析结果表明,中国桃蛀螟的遗传分化主要来自种群内部(89.99％);对其群体进行核苷酸错配分布分析,并对地理种群的历史发生动态进行Tajima's D和Fu's Fs test中性检测,结果发现,群体核苷酸错配分布呈现一个不平滑的单蜂,并且桃蛀螟种群Taijima's D为负值(-2.5776),且达到显著水平,Fu's Fs值是绝对值很大的负值(-112.603),结果证明,桃蛀螟种群在演化历史中发生过种群扩张,并且扩张时间久远,发生在至今大约46700～116800年以前.     

玉米对几种主要害虫的抗性QTL分析

综述了玉米对4种主要害虫抗性基因定位的最新研究结果。受环境、样本及分析方法等因素的影响,不同的试验检测到的QTL结果不尽相同。通过引进染色体箱的概念,对各检测结果进行比较分析发现,玉米对同一种害虫的食叶抗性和茎秆抗性之间没有相关性,但对不同种害虫的食叶抗性和茎秆抗性却有相关性。这些抗性QTL不是随机分布的,而是以基因簇的形式存在于染色体上。玉米的抗虫性与植株组织硬度、蛋白含量、丁布和细胞壁成分相关,从分子水平上揭示了玉米的抗虫机制,为进一步的遗传分析研究和抗虫育种提供理论依据。     

东北玉米田除草剂减施增效技术途径探讨

以东北春玉米种植区为基地,分析杂草种群结构、发生规律和对玉米的产量损失。在此基础上,论述东北玉米田除草剂减施途径,包括高风险除草剂替代技术、除草剂高效使用技术和多策略除草剂减施技术,提出采用替代长残留除草剂莠去津和易漂移的除草剂2,4-滴,实施精准选药、适时用药、对靶喷药的3S施药技术,结合农作措施、生态措施、除草决策支持系统及加快耐除草剂玉米推广的多策略除草剂减施技术,实现除草剂减量,为东北玉米田除草剂减量增效实施提供技术指导。     

草地贪夜蛾和亚洲玉米螟种内及种间的竞争行为

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda (J.E.Smith)和亚洲玉米螟(以下简称“玉米螟”)Ostrinia furnacalis (Guenée)是玉米上的重要害虫, 二者在玉米田常混合发生, 存在对食物和空间资源的竞争关系。为探明草地贪夜蛾和玉米螟种内和种间竞争的行为表现, 本文在食物缺乏条件下, 研究了草地贪夜蛾和玉米螟种内和种间的攻击和防御行为。结果表明:草地贪夜蛾种内攻防行为中头部接触是最主要的行为表现, 其中6龄与6龄以及6龄与5龄幼虫竞争时头部接触行为出现次数最多, 在20 min内分别为(17.8±1.7)次和(15.3±1.1)次。玉米螟种内攻防行为中畏缩行为是最主要的行为表现, 在5龄与5龄幼虫的竞争中出现频率最高, 为(14.8±0.7)次。〖JP3〗草地贪夜蛾和玉米螟种间竞争行为中, 二者都主要表现为头部接触行为, 但草地贪夜蛾攻击行为表现更明显。此外, 从存活率上看, 同一龄期的玉米螟和草地贪夜蛾种间竞争中, 草地贪夜蛾具有明显优势; 不同龄期的玉米螟与草地贪夜蛾种间竞争中, 同一组合中龄期相对较高的幼虫具有明显竞争优势。研究结果可为明确草地贪夜蛾和玉米螟的种群优势及制定相应的防治策略提供参考。     

双斑青步甲的生物学特性及其成虫对草地贪夜蛾的捕食能力

为更好地利用捕食性天敌双斑青步甲Chlaenius bioculatus来防治草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda,在全期喂养体型相当的草地贪夜蛾3龄幼虫的条件下,记录双斑青步甲的生活史,并通过捕食功能反应试验评估其成虫对草地贪夜蛾的捕食作用。结果表明,在全期喂养草地贪夜蛾的情况下双斑青步甲可以完成完整的生活史,其卵、 1龄、 2龄、 3龄幼虫和蛹的发育历期分别为5.85、1.65、 2.75、 11.15和4.30 d;雌成虫的产卵总量平均为45.6粒。双斑青步甲成虫对草地贪夜蛾的捕食功能反应属于Holling Ⅱ型,其雄成虫和雌成虫对草地贪夜蛾3龄、 5龄幼虫的瞬时攻击率分别为1.038、 0.818和1.070、 1.378,处理时间分别为0.015、 0.225 d和0.016、 0.337 d。表明双斑青步甲成虫对草地贪夜蛾幼虫有很好的捕食能力,具有作为草地贪夜蛾生防天敌进一步开发的潜力。     

亚洲玉米螟与串珠镰孢菌复合侵染对玉米产量损失的影响

在玉米吐丝、灌浆和乳熟期,以亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)为试虫,以串珠镰孢菌Fusarium verticillioides为供试菌种,研究玉米雌穗不同发育期亚洲玉米螟与串珠镰孢菌复合侵染对玉米产量的影响.结果表明:串珠镰孢菌与玉米螟复合侵染危害后玉米雌穗穗长缩短、籽粒数减少、穗粒腐病加重,使得玉米的产量性状发生改变,导致玉米产量和品质下降;接虫处理和复合处理均以玉米吐丝期对玉米产量构成因素影响最大,吐丝期复合处理单穗损失率为40.84%,在灌浆和乳熟期分别为27.92%和11.10%;在单独接菌条件下以灌浆期危害最重,单穗损失率为6.62%,而在吐丝和乳熟期分别为4.13%和0.65%.     

转Bt基因玉米幼苗残体中Ory1Ab杀虫蛋白田间降解动态

【目的】研究间苗后留在田间地表的转Bt基因玉米幼苗残体中Cry1Ab杀虫蛋白的降解规律,比较两种Bt玉米幼苗残体中Cry1Ab杀虫蛋白的降解速度。【方法】以两种表达Cry1Ab杀虫蛋白的转Bt基因抗虫玉米MON810和Bt11为材料,采用ELISA方法测定各取样时期中幼苗残体中Cry1Ab杀虫蛋白残留量。【结果】转Bt基因玉米幼苗残体中杀虫蛋白降解是逐渐的,且降解速度较快,到50d时幼苗残体已经完全腐烂,Bt11幼苗残体中的杀虫蛋白已经完全降解,在MON810中还能检测到微量的杀虫蛋白。两种转基因玉米幼苗残体中的Bt杀虫蛋白的初始含量差异不显著,但在同一时间段的Bt杀虫蛋白降解速度存在差异均显著,在30d前MON810幼苗残体中Bt杀虫蛋白降解速度比Bt11降解的快,30d后,则降解趋势相反,到50d取样结束时MON810和Bt11分别降解了初始含量的99.81%和100%。【结论】两种转Bt基因玉米间苗后留在田间的幼苗残体中的Cry1Ab杀虫蛋白降解速度不同,在50d完全腐烂时,其中的杀虫蛋白完全降解或仅有微量残留。     

桃蛀螟越冬老熟幼虫过冷却点测定

通过对桃蛀螟(Dichocrocis punctiferalis Guenée)越冬老熟幼虫和蛹过冷却点的测定,初步明确了寄主植物、幼虫体重、性别等因素对其越冬幼虫和蛹抗寒性的影响。取食玉米、高粱和向日葵不同寄主植物的桃蛀螟越冬幼虫的过冷却点差异不显著;幼虫体重与其过冷却点没有显著相关性;幼虫进入越冬状态越早,过冷却点越低;雌、雄越冬幼虫的过冷却点没有显著差异;蛹与越冬幼虫的过冷却点无显著差异;采自不同地区玉米植株上的5个地理种群的越冬幼虫过冷却点差异不显著。