中国转基因抗虫玉米的商业化策略

玉米是全球播种面积最大的粮食作物,事关世界粮食安全。鳞翅目和鞘翅目害虫是影响玉米产量和品质的重要因素,长期以来多数国家采取以喷施化学农药为主的防控策略,但存在较高的使用成本和环境风险等问题。作为新一代的害虫防控技术,转基因抗虫玉米于1996年开始在美国商业化种植,并迅速推广到巴西等主要玉米生产国家,成为防控草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda和欧洲玉米螟Ostrinia nubilalis等重大害虫的核心技术。该文综述了全球转基因抗虫玉米商业化的历史和防控害虫的作用,分析了美国对欧洲玉米螟和草地贪夜蛾等靶标害虫抗性治理的成功经验以及巴西等南美国家草地贪夜蛾对多种转基因抗虫玉米产生抗性的成因与教训。基于中国转基因抗虫玉米转化事件的研发现状、玉米生产模式、玉米害虫的区域发生特点和迁飞生物学等特性,提出在南方和西南山地丘陵玉米区种植包含Vip3A的多基因叠加抗虫玉米从源头防控草地贪夜蛾,在黄淮海夏玉米区种植包含Cry2A的多基因叠加抗虫玉米从源头防控棉铃虫Helicoverpa armigera,在北方春玉米区种植包含Cry1A的多基因叠加抗虫玉米从源头防控亚洲玉米螟Ostr...     

草地贪夜蛾对农药主要抗性机制的概述

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是一种迁飞性害虫,源自美洲,已入侵非洲和亚洲部分国家并暴发成灾,2019年初入侵我国,严重威胁着我国玉米、小麦等粮食作物。目前草地贪夜蛾的防治主要依赖于化学农药和种植转基因作物。因长期使用农药,草地贪夜蛾已经对氨基甲酸酯类、有机磷酸酯类和拟除虫菊酯类等多种杀虫剂产生了不同程度的抗性。草地贪夜蛾对不同种类杀虫剂表现的抗性机制不同,主要有代谢抗性和靶标抗性2种。本文主要从代谢抗性和靶标抗性2个方面分别综述了草地贪夜蛾对不同种类杀虫剂的抗性机制,分析草地贪夜蛾对不同杀虫剂的抗性作用方式,并对草地贪夜蛾抗药性管理和监测进行展望。     

草地贪夜蛾对化学农药和Bt作物的抗性机制及其治理技术研究进展

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(Smith)是一种重要的经济作物害虫,在美洲玉米种植区均有发生。近几年该害虫迅速蔓延至非洲和东南亚等地区,并于2018年12月下旬在中国云南省被发现,对玉米生产造成严重威胁。化学农药和Bt作物是目前防治草地贪夜蛾的最主要手段,但大量研究表明,草地贪夜蛾已经形成了具有高抗药性和Bt抗性的种群。本文介绍了草地贪夜蛾抗药性和Bt抗性现状,从抗性相关因子的表达调控和靶标位点变异2个方面论述了草地贪夜蛾抗药性和Bt抗性机制,总结了目前草地贪夜蛾抗药性和Bt抗性的治理策略,并结合中国实际情况探讨了草地贪夜蛾综合防控的发展方向,以期为该害虫的防控提供参考。     

草地贪夜蛾对Bt玉米的抗性与治理对策思考

Bt玉米已在美洲广泛种植20多年,成功控制了欧洲玉米螟Ostrinia nubilalis、草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda等玉米重大害虫为害。然而,近年来相继报道在波多黎各、巴西、阿根廷因草地贪夜蛾产生抗性而导致一些Bt玉米抗虫性丧失。尤其是在热带和亚热带地区,多数Bt玉米品种商业化种植仅3年就丧失了对草地贪夜蛾的抗性。本文分析了草地贪夜蛾的生物学和生态学、对Bt杀虫蛋白抗性遗传特征和交互抗性特性、种群抗性基因频率等内因对抗性演化的影响,以及Bt玉米种植的生态环境、耕作栽培制度、Bt玉米种类、抗性治理策略实施情况等外部环境因素对抗性演化的影响。根据我国玉米种植的生态格局,提出了"整体布局,源头治理"的抗性治理对策。即在草地贪夜蛾周年繁殖区要谨慎种植Bt玉米,尤其是避免种植表达Cry1Ab杀虫蛋白的Bt玉米,以避免源头产生抗性而危及温带玉米主产区。遵循差异化(不同杀虫作用机理)选择Bt玉米品种原则,制定精准抗性监测计划,以高剂量-庇护所为抗性治理基本策略,在Bt玉米资源有限的情况下,落实好庇护所尤为重要。     

鲜食玉米品种心叶期对草地贪夜蛾抗性评价及不同品种受害后的产量损失

为初步探究鲜食玉米对草地贪夜蛾 Spodoptera frugiperda的抗性水平, 在田间草地贪夜蛾自然发生条件下对28个不同类型(甜玉米10个、甜糯玉米8个、糯玉米10个)的鲜食玉米品种进行了心叶期抗虫性鉴定, 研究了不同抗性水平及不同类型鲜食玉米的产量损失; 在室内研究了取食不同品种玉米苗对草地贪夜蛾幼虫发育历期的影响。经鉴定, 28个品种中无高抗及抗虫品种, 中抗品种12个, 感虫品种15个, 高感品种1个, 分别占鉴定资源总数的42.86%、53.57%和3.57%。28个品种的产量损失为8.30%~40.93%, 室内喂饲后幼虫的发育历期为11.29～15.31 d。不同类型鲜食玉米的叶部受害级别、产量损失和草地贪夜蛾幼虫发育历期无显著差异。甜玉米、糯玉米的叶部受害级别与产量损失呈正相关, 相关系数分别为0.61和0.79, 甜糯玉米的叶部受害级别与产量损失不相关。     

入侵云南草地贪夜蛾种群对5种常用Bt蛋白的敏感性评价

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J. E. Smith)是原分布于美洲大陆热带和亚热带地区的一种重要玉米害虫。在当地,种植抗虫转基因玉米是防控草地贪夜蛾危害的主要手段。该虫于2019年1月入侵我国云南省,为明确入侵我国云南的草地贪夜蛾种群对常用Bt蛋白的敏感性水平,本文通过饲料表面涂抹法测定了瑞丽草地贪夜蛾幼虫对Cry1Ab、Cry1Ac、Cry1F、Cry2Ab以及Vip3A等5种Bt蛋白的敏感性。结果表明:几种常用Bt蛋白对瑞丽草地贪夜蛾致死作用顺序为Vip3A>Cry1Ab>Cry1F>Cry2Ab>Cry1Ac,对草地贪夜蛾抑制生长发育的顺序为Cry1Ab>Cry1F>Vip3A>Cry1Ac>Cry2Ab。此外,与美国相对敏感种群比较,云南瑞丽草地贪夜蛾种群对Cry1Ab、Cry1Ac、Cry1F、Cry2Ab和Vip3A的敏感性指标在0.28～3.76之间,表明该入侵种群对此5种Bt蛋白均未产生抗性。此研究可为将来建立以转Bt基因玉米作为防控草地贪夜蛾的技术体系提供依据。     

不同木薯品种对草地贪夜蛾的抗性鉴定

为探讨草地贪夜蛾 Spodoptera frugiperda对木薯的寄主选择性,采用虫害指数以及发育与繁殖系统鉴定评价20个木薯品种对草地贪夜蛾的抗性。结果显示, C1115、 SC5和Miandian品种对草地贪夜蛾表现为抗虫性, SC15、 SC8、 SC10、 Limin、 SC124和NZ199品种对草地贪夜蛾表现为中抗,SC9、 SC12、 GR891、 SC8002、 SC6068、 GR10、 SC205和TMS60444品种对草地贪夜蛾表现为敏感,BAR900、 KU50、 Bread对草地贪夜蛾表现为高感。与对照甜玉米YT29相比,取食抗、感木薯品种的草地贪夜蛾发育与繁殖均受到显著抑制,其中抗虫木薯品种的抑制效果最好,取食抗虫木薯品种C1115、 SC5、 Miandian的草地贪夜蛾的发育历期最长,幼虫死亡率最高,雌雄成虫寿命最短,单雌产卵量、卵孵化率和雌虫比最低,表明草地贪夜蛾发育与繁殖受到显著抑制可能是抗虫木薯品种对其表现出较低寄主适合度的重要原因。     

滇西甜糯玉米草地贪夜蛾防治现状调查

滇西是中国甜糯玉米的重要生产基地,也是草地贪夜蛾等多种重大迁飞性害虫的冬季繁殖区。2019年对德宏州瑞丽市冬季玉米田害虫种群的调查表明,常见种类有草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda、亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis、斜纹夜蛾S.litura和甜菜夜蛾S.exigua等,以草地贪夜蛾为优势种类,其为害株率占玉米总被害株率的95.41%。当地农民一年种植两季甜糯玉米,主要采用化学农药防治玉米害虫。自草地贪夜蛾入侵以来,农药使用次数呈增加趋势,防治草地贪夜蛾效果较好的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐使用次数明显增多,2019年夏播玉米平均施药6.83次,年施药超过10次。这种依靠单一化学农药的防治策略,虽短期内可控制草地贪夜蛾等害虫的为害,但易引发抗药性。鉴于滇西地区是草地贪夜蛾等重大害虫在中国的周年繁殖区,建议该地区各级政府给予重点关注,推广绿色防控技术,实现草地贪夜蛾源头的科学治理。     

草地贪夜蛾综合防控技术研究进展

草地贪夜蛾是世界性的重大农业迁飞害虫,对我国玉米等多种主要粮食和经济作物安全构成严重威胁.本文综述了我国草地贪夜蛾综合防控技术相关研究进展情况,并对未来草地贪夜蛾综合防控技术体系的构建进行展望,以期为草地贪夜蛾科学治理提供理论支撑.     

入侵福建的草地贪夜蛾的分子鉴定

草地贪夜蛾是世界粮农组织预警的重大迁飞性害虫。2019年1月被发现入侵我国,并迅速在我国扩散蔓延,在我国玉米种植区造成重大经济损失。本文利用线粒体细胞色素C氧化酶亚基I(C OⅠ)和位于Z染色体上的磷酸丙糖异构酶(Tpi)基因的分子标记对采集于福建地区的84份草地贪夜蛾进行群体遗传特征分析,结果显示,基于C OⅠ仅在南平邵武和南平建阳两个地区鉴定到3份玉米型,其他81份均为水稻型;基于Tpi基因的检测结果,84份样品在174和175碱基处存在"AT""GA"或"AT/GA"3种不同类型,但均为玉米型。福建省为亚热带季风气候区,玉米终年都有种植,草地贪夜蛾可在该省越冬,本研究基于C OⅠ和Tpi两个基因片段的分子标记进行草地贪夜蛾两种亚型的分子鉴定,为热带与南亚热带地区草地贪夜蛾的迁入迁出虫源监测预警提供了依据,为该入侵害虫遗传溯源积累了前期数据。     

国产Bt-Cry1Ab和Bt-(Cry1Ab+Vip3Aa)玉米对草地贪夜蛾的抗性测定

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J.E.Smith)是世界性重大农业害虫。种植转基因Bt作物是主要的防治手段之一。我们利用室内生物测定方法评价了国产Bt-Cry1Ab玉米(转化体C0030.3.5)和Bt-(Cry1Ab+Vip3Aa)玉米(转化体DBN3601和DBN3608)对草地贪夜蛾1~4龄幼虫的毒力。结果显示,供试两种转基因玉米共6个品种皆可高效表达目标杀虫蛋白并对草地贪夜蛾具有很强的毒杀作用,对1龄幼虫的致死率达到59%~100%,存活幼虫的生长发育亦受到显著抑制。表明国内研发的Bt-Cry1Ab玉米和Bt-(Cry1Ab+Vip3Aa)玉米对草地贪夜蛾具有良好的控制效果,其中Bt-(Cry1Ab+Vip3Aa)玉米的防治效果显著优于Bt-Cry1Ab玉米,两种转基因玉米皆具有较好的商业化应用前景。     

国外草地贪夜蛾化学防治技术的研究与应用

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J.E.Smith)是一种适应性和迁徙能力很强的农业害虫,并具有暴发为害的特点。几十年来,化学防治一直是防治草地贪夜蛾的重要技术措施。20世纪80年代以前,美洲国家防治草地贪夜蛾以有机磷类和氨基甲酸酯类杀虫剂为主;随后拟除虫菊酯类杀虫剂得到了广泛使用;20世纪90年代中后期,美洲特别是美国推广种植转基因Bt玉米后,防治草地贪夜蛾杀虫剂的用量显著减少;近年来,甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、乙基多杀菌素、除虫脲、虱螨脲、茚虫威、氯虫苯甲酰胺、氟苯虫酰胺、溴氰虫酰胺等一系列新型杀虫剂品种在防治草地贪夜蛾中发挥了突出的作用。伴随着不同种类杀虫剂的使用,草地贪夜蛾对杀虫剂抗性也相应地呈现出明显的变化,20世纪80年代后,美洲的草地贪夜蛾先后对有机磷类和氨基甲酸酯类杀虫剂产生了抗药性,截至2017年,美洲地区的草地贪夜蛾至少对包括氨基甲酸酯类、有机磷类、拟除虫菊酯类及Bt杀虫蛋白等不同类型共29种杀虫剂产生了抗药性;2016年,采自北美洲波多黎各的草地贪夜蛾田间种群对双酰胺类杀虫剂氟苯虫酰胺和氯虫苯甲酰胺抗性倍数最高分别达500倍和160倍。草地贪夜蛾的抗药性机制主要是解毒代谢增强和靶标基因突变。种子处理可以预防作物苗期草地贪夜蛾的为害,并且有利于天敌保护。雾滴粒径不仅影响杀虫剂对草地贪夜蛾的防治效果,还影响草地贪夜蛾对杀虫剂抗药性的发展,因此,防治田间草地贪夜蛾适宜采用细雾喷雾方式。使用得当,化学杀虫剂可以与天敌和生物杀虫剂协同增效防治草地贪夜蛾。航空施药要和地面施药联合使用才能对玉米田严重发生的草地贪夜蛾达到好的防治效果。     

草地贪夜蛾对我国玉米产业的潜在经济损失评估

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda,又称秋黏虫,起源于美洲。自2019年1月入侵我国云南以来,目前已扩散至我国25个省、市(区)。目前在我国发现的草地贪夜蛾主要为害玉米,本研究在收集了草地贪夜蛾的为害及防治情况,玉米的产量、面积、价格等相关数据的基础上,利用随机模型@RISK分别预测了其在防治与不防治场景下对我国玉米产业的潜在经济损失。结果表明,在不防治场景下,草地贪夜蛾对我国玉米的潜在经济损失总量的90%置信区间为375.68亿～3 283.45亿元,投入防治后可挽回的潜在经济损失90%置信区间为254.78亿～2 918.93亿元。因此,为保护我国玉米种植业的安全生产,应加强田间防治来降低其对我国玉米产业造成的潜在经济损失。     

草地贪夜蛾对云南德宏玉米经济损失评估及防治措施调查

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda自2019年1月入侵我国云南以来,快速蔓延为害,严重威胁我国的玉米生产和粮食安全。本研究基于云南省德宏州351份玉米农户调查数据,利用以直接经济损失和防治费用为基础的经济损失评估模型,估算了2019年草地贪夜蛾对德宏州玉米生产造成的经济损失,并分析了农户实际采用的防治措施。结果表明,2019年草地贪夜蛾对德宏州玉米生产造成的经济损失约为1 399.29万元,其中,玉米产量变化造成的直接经济损失约为366.51万元,农户防治投入增加和政府宣传、培训和防治等费用支出约为1 032.78万元。本研究不但为了解草地贪夜蛾对我国不同地区作物生产造成的经济损失提供例证,也为因地制宜地制定草地贪夜蛾防治策略提供科学依据。     

中国应对草地贪夜蛾入侵研究的主要进展

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J. E. Smith)是严重威胁我国粮食生产的重大入侵性害虫。自2019年草地贪夜蛾入侵我国以来,我国植保工作者在其生物学和发生规律、迁飞与种群监测、生态调控和理化诱控、生物防治和化学防控技术等方面取得一系列重要进展：基本明确了草地贪夜蛾在我国的发生规律,建立了以监测预警、生物防治、理化诱控和应急化学防控为一体的草地贪夜蛾综合防控技术体系。本文综述了草地贪夜蛾在我国的总体研究概况及在灾变和治理研究中取得的主要进展,并展望了农民接受、社会认可、生态可持续的草地贪夜蛾安全治理工作,以期为提升我国草地贪夜蛾的安全治理能力提供有力的科技支撑。     

广西田间发现2种草地贪夜蛾幼虫寄生蜂

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda (J. E. Smith)是世界性重大迁飞害虫,自2019年入侵我国西南地区后迅速向北扩散,严重威胁我国粮食作物生产安全。挖掘和筛选本地优势天敌,对开展草地贪夜蛾生物防治具有重要意义。2020年夏季在广西南宁市和北海市野外开展草地贪夜蛾及其天敌调查时发现2种草地贪夜蛾幼虫寄生蜂,通过形态学和分子生物学方法鉴定为棉铃虫齿唇姬蜂Campoletis chlorideae Uchida和斜纹夜蛾侧沟茧蜂Microplitis prodeniae Rao & Kurian。本文详细记述了这两种幼虫寄生蜂的形态特征,以期为今后筛选和利用草地贪夜蛾寄生性天敌提供参考。     

河南省苗期玉米田草地贪夜蛾幼虫与常见其他种类害虫的识别特征

草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J. E. Smith)是全球预警的一种重大农业害虫。2019年1月份入侵我国,半年时间已迅速扩散和蔓延至21个省市。在黄淮海夏玉米地区,草地贪夜蛾幼虫与甜菜夜蛾、棉铃虫、亚洲玉米螟、劳氏黏虫等鳞翅目害虫常常混合发生。这几种幼虫特别是低龄幼虫的形态特征及取食为害玉米的症状相似,容易混淆,给田间鉴定带来困扰。本文详细比较了草地贪夜蛾与甜菜夜蛾、棉铃虫、亚洲玉米螟和劳氏黏虫的低龄和高龄幼虫的形态差别,以期为黄淮海玉米田苗期草地贪夜蛾的准确监测和预报提供技术支撑。