北方春玉米区亚洲玉米螟对Bt玉米的抗性风险分析

为了解我国北方春玉米区种植Bt玉米条件下主要靶标害虫亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis的Bt抗性风险,探索合理的Bt玉米种植比例,根据亚洲玉米螟的特点构建种群动态与遗传模型,对不同的Bt玉米种植比例进行分析评估。结果显示,当以种子混合种植75%的Bt玉米+25%的非Bt玉米庇护所时,亚洲玉米螟的种群控制时间,即亚洲玉米螟种群密度下降到每百株玉米植株30头幼虫以下的时间,为1～2年,而害虫的抗性时间,即亚洲玉米螟种群抗性基因频率达到50%的时间,在1代区为40年、在2代区为20年。当以种子混合种植20%、15%、10%、5%的非Bt玉米庇护所时,亚洲玉米螟的种群控制时间仍为1～2年,而害虫的抗性时间缩短,在1代区分别是29、21、15、9年,在2代区分别是14、10、7、4年。表明在研究区域内以种子混合种植20%以上的非Bt玉米庇护所可维持对亚洲玉米螟的Bt抗性管理至少14年。     

转Bt 基因抗虫玉米对棉铃虫杀虫活性的初步评价

国内外在转 Bt基因抗虫作物的研究和应用上已取得重大进展 ,其中 Bt抗虫棉已在美国、澳大利亚、中国等进入商品化应用阶段 ,近年来种植面积增长很快 ,并取得了显著的经济、生态和社会效益。 1 997年下半年 ,我国农业部分别批准了孟山都公司申报的保铃棉○R在河北省商业化生产和 Bt玉米在我国多省份的田间种植。其中保铃棉 ○R已由河北省定名为新棉 33B,1 998年在全省实际种植了近 1 0万 hm2 ,1 999年的种植面积已达 1 5万 hm2 。我国自主研制的 Bt抗虫棉也于 1 998年开始商品化应用 ,当年种植面积即达 1 0万 hm2以上 ,1 999年推广总面积…     

转Bt基因玉米对粘虫的室内杀虫效果评价

在室内用生测法研究了表达Cry1Ab杀虫蛋白的Bt玉米MON810和Bt11小苗和心叶对粘虫Mythimna separata (Walker)初孵幼虫以及玉米叶片对暴食期4龄和5龄幼虫的杀虫效果.结果表明,2种Bt玉米小苗及心叶对粘虫初孵幼虫都具有很好的控制效果,取食MON810和Bt11小苗的粘虫初孵幼虫第1 天的存活率分别为69.44%和86.11%,到第3 天时,取食Bt11小苗的幼虫全部死亡,此时取食MON810小苗的幼虫存活率仅为4.17%,到第7 天全部死亡,而此时在各自相对应的对照玉米DK647和NX4906小苗上幼虫存活率分别为91.66%和88.89%.取食MON810和Bt11心叶的粘虫初孵幼虫第2 天时幼虫存活率急剧下降,分别为13.89%和19.45%,到第7 天时,取食两种Bt玉米心叶的初孵幼虫全部死亡,而取食对照玉米心叶幼虫存活率分别为94.45%和97.22%,差异极显著.两种Bt玉米对粘虫4龄幼虫有很好的杀虫效果,取食的第11天 4龄幼虫全部死亡,对照幼虫存活率均为100%;在Bt11和MON810叶片上取食的粘虫5龄幼虫也不能存活,分别在取食的第11天和12天全部死亡,对照存活率分别为96.00%和98.00%,差异极显著.表明Bt玉米对粘虫初孵幼虫和暴食期的4龄和5龄粘虫都具有显著的致死作用.     

害虫对转Bt基因植物抗性的治理策略

转Bt基因植物在害虫综合防治中发挥着重要作用。但是害虫对转Bt基因植物可以产生抗性，从而影响其对害虫的防治效果和应用价值。通过制订合理的抗性治理策略可以使害虫对转Bt基因植物的抗性得到延缓和克服，在论述了转Bt基因抗虫植物的研究和应用现状的基础上，从IPM理论和生态学角度，就害虫对转Bt基因植物的抗性治理中的多毒素策略，高表达/低表达策略、避难区策略、特异性/诱导性表达策略以及其他可并用的防治手段进行了评价。     

玉米自交系心叶期对亚洲玉米螟抗性遗传规律的研究初报

不同抗螟性亲本所组配的F_1代在玉米心叶期,对亚洲玉米螟 Ostrinis furnacalis(Guenée)抗性研究表明,玉米抗螟牲为数量遗传,亲本抗性在杂种后代中具有累加效应,杂种的抗性与双亲平均抗性呈高度正相关。中等以上抗性亲本组配的 F_1代为抗螟型。而以中抗系组配杂种时,不论父本或母本,只要一个亲本为感螟系,则 F_1代均为感螟型。不同水平抗性亲本组配的正反交组合 F_1代差异极显著。     

Cry1Ac抗性亚洲玉米螟对四种Bt蛋白的交互抗性

种Bt蛋白Cry1Ac、Cry1Ab、Cry1Ah和Cry1Ie对敏感品系ACB-BtS和抗性品系ACB-AcR的毒力,结果显示,ACB-AcR对Cry1Ah的相对抗性倍数达14.9倍,有显著的交互抗性;对Cry1Ab的相对抗性倍数为4.3倍,交互抗性水平较低;对Cry1Ie的相对抗性倍数为0.9,即无交互抗性.4种蛋白对抗、感品系的EC50表明,ACB-AcR品系对Cry1Ac蛋白产生了显著的抗性,相对抗性达到32.6倍,对Cry1Ah和Cry1Ab有低水平的交互抗性,而对Cry1Ie没有交互抗性.     

转聚合cry1A.105、cry2Ab2和cp4epsps基因抗虫耐除草剂玉米的田间抗性评价

为明确转聚合cry1A.105、cry2Ab2和cp4epsps基因的抗虫耐除草剂玉米的抗虫性和对除草剂的耐受性,本文通过田间人工接虫,以食叶级别、存活幼虫数、蛀孔数、隧道长度和雌穗被害级别等分别作为评价玉米心叶期和穗期的抗虫性标准,评价了转聚合cry1A.105、cry2Ab2和cp4epsps基因,具有抗虫耐除草剂复合性状的玉米品种‘ND6708YGRR’和‘ND6515YGRR’及同型非转基因‘ND6708’、‘ND6515’和当地‘郑单958’品种对亚洲玉米螟、黏虫和棉铃虫的抗虫效果;通过喷施除草剂后调查玉米植株的存活率,评价上述品种对除草剂的耐受性。田间试验结果表明:‘ND6708YGRR’和‘ND6515YGRR’两个转基因玉米品种对亚洲玉米螟、黏虫及棉铃虫的抗性水平均为高抗,且在4叶期和8叶期喷施草甘膦后其受害率均为0,而同型对照品种和当地对照品种喷施同剂量草甘膦后受害率为100%。综上,聚合cry1A.105、cry2Ab2和cp4epsps基因,具有抗虫耐除草剂复合性状的玉米品种‘ND6708YGRR’和‘ND6515YGRR’对亚洲玉米螟、黏虫和棉铃虫具有较强的抗虫效果,对草甘膦具有较好的耐受性。此研究可为将来建立以转Bt基因玉米为主要手段的综合防治技术体系提供依据。     

大气CO2浓度升高对转基因玉米Bt毒素表达量的影响

大气CO_2浓度升高不仅影响植物营养化学成分的变化,还能够引起植物次生抗虫物质表达量的改变,进而影响作物-害虫的互作关系。本试验利用开顶式气室(OTC)和室内动态气室模拟当前和未来大气CO_2浓度(约390、550、750μL/L)环境,测定了不同大气CO_2浓度下普通玉米‘郑58’和转cry1Ac-m基因玉米的营养物质成分、转cry1Ac-m基因玉米Cry1Ac杀虫蛋白的含量,以及取食不同大气CO_2浓度环境下生长的‘郑58’或转cry1Ac-m基因玉米叶片的亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)初孵幼虫死亡率。结果表明,与对照相比,高大气CO_2浓度(750μL/L)环境下生长的转基因和对照玉米叶片中淀粉、可溶性糖、非结构性碳(TNC)含量及TNC∶N都明显增加,而N含量差异不显著。对照玉米叶片的N含量显著高于转基因玉米,其他营养成分没有显著变化。随着大气CO_2浓度的升高,转基因玉米的Cry1Ac蛋白表达量有下降的趋势,但各处理间差异不显著。亚洲玉米螟取食生长在不同大气CO_2浓度环境下的‘郑58’或转cry1Ac-m基因玉米叶片48h后,死亡率没有显著差异;转cry1Ac-m基因玉米具有显著的杀虫效果。     

转基因抗虫耐除草剂复合性状玉米‘双抗12-5’对亚洲玉米螟的抗性及对草甘膦的耐受性研究

通过田间接虫、室内生测以及田间植株喷施草甘膦试验,在吉林省公主岭市综合评价了转cry1Ab/cry2Aj和G10evo-epsps基因抗虫耐除草剂复合性状玉米‘双抗12-5’对亚洲玉米螟[Ostrinia furnacalis(Guenée)]的抗性以及对草甘膦的耐受性,为‘双抗12-5’在吉林省产业化应用提供基础科学数据。结果表明,与非转基因对照‘郑单958’相比,‘双抗12-5’全生育期对亚洲玉米螟都具有良好的抗性,达到高抗水平;取食‘双抗12-5’心叶、雄穗及花丝等组织7d后的亚洲玉米螟幼虫存活率为4%~12%,而取食‘郑单958’各个组织的亚洲玉米螟幼虫存活率均高于96%。‘双抗12-5’在喷施推荐剂量(1 230g/hm2)及在2倍推荐剂量(2 460g/hm2)草甘膦情况下,4周内均生长正常,受害率为0;对照‘郑单958’植株第一周即表现出明显的药害症状,逐渐枯萎死亡,受害率达到100%。综上所述,‘双抗12-5’在吉林省表现出良好的抗虫性和除草剂耐受性。     

亚洲玉米螟对不同部位玉米叶片的定向行为

利用玉米叶片作为信息源,通过测定亚洲玉米螟对玉米不同部位叶片的起飞至接近信息素源等行为,研究亚洲玉米螟对玉米不同部位叶片的定向反应。结果表明在近距离范围内,上部叶片更能吸引亚洲玉米螟;而在较远距离,亚洲玉米螟对上部叶片与下部叶片的定向行为没有显著性差异。另外在微风环境中亚洲玉米螟对玉米叶片的定向行为更为明显。     

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。     

新疆同域亚洲玉米螟和欧洲玉米螟发生与分布研究

中国新疆伊犁是当前世界范围内唯一一处已知的亚洲玉米螟和欧洲玉米螟同域混生区?本文通过调查这一混生区玉米螟的野外主要寄主种类及其玉米螟群体组成和混生杂交情况, 为后续开展同域近缘种种间竞争?群体进化和杂交等研究提供本底数据?在田间寄主系统调查的基础上利用mtCOⅠ基因测序和OR4基因酶切法对混生区内4个主要县市5种寄主上的986个疑似玉米螟样本进行鉴定分析?结果表明:新疆伊犁混生区内玉米螟的野外寄主主要是玉米?高粱?稗草?狗尾草和苘麻, 偶见苍耳?大麻?反枝苋等?942个样本被鉴定为亚洲玉米螟, 相似性为99.02%~100%; 44个样本被鉴定为欧洲玉米螟, 相似性为99.24%~100%?亚洲玉米螟在混生区内所有调查地内均有分布, 且比欧洲玉米螟具有更广泛的寄主范围, 其主要取食并分布在玉米?高粱?稗草?狗尾草和苘麻上, 混生比例依次为73.33%~100%?100%?88.89%~100%?95.00%~100%?100%?欧洲玉米螟分布则极为有限, 目前仅主要分布在紧邻中亚哈萨克斯坦的霍尔果斯市和伊犁河谷最东部?西天山腹地新源县的极少数区域, 所占比例较低, 且主要取食玉米, 偶见取食稗草?狗尾草, 在3种寄主上的混生比例依次为0~26.67%?0~11.11%?0~5.00%?所有样本未发现杂合个体, 均为纯合体?综上, 亚洲玉米螟目前已在混生区内所有主要寄主植物上均成功取代欧洲玉米螟, 成为混生区绝对优势种?     

转Bt基因玉米对棉铃虫的抗性评价

棉铃虫Helicoverpa armigem（Htlbner）是常年危害玉米的重要害虫。转Bt基因抗虫玉米为害虫的防治提供了新的途径。采用室内离体生物测定方法测定了孟山都转Bt基因抗虫玉米Yield—Gard不同组织对棉铃虫初孵幼虫的杀虫活性以及田间人工接虫抗性鉴定。Bt玉米花丝、苞叶和幼嫩雌穗对棉铃虫具有较高的杀虫活性，取食Bt玉米花丝和幼嫩雌穗（籽粒和穗轴）的棉铃虫初孵幼虫不能存活和完成幼虫期发育，而对照分别有51．0％和22．0％个体完成幼虫期发育。以Bt玉米雌穗苞叶饲养棉铃虫初孵幼虫，5天后幼虫全部死亡，而非Bt玉米对照仅为16．0％，差异显著。田间花丝期人工接种棉铃虫抗性鉴定试验结果表明，Bt玉米雌穗被害率为3．5％，危害级别为0．007，百株存活幼虫14．3头。而非Bt玉米雌穗被害率达到82．5％，危害级别为2．51，平均百株存活幼虫79．6头，显著高于Bt玉米。这些结果说明转Bt基因玉米穗期对棉铃虫的防治效果明理．     

Field‐evolved resistance to Bt maize in sugarcane borer (Diatraea saccharalis) in Argentina

BACKGROUND

Maize technologies expressing Bacillus thuringiensis (Bt) insecticidal proteins are widely used in Argentina to control sugarcane borer (Diatraea saccharalis Fabricius). Unexpected D. saccharalis damage was observed to Bt maize events TC1507 (expressing Cry1F) and MON 89034 × MON 88017 (expressing Cry1A.105 and Cry2Ab2) in an isolated area of San Luis Province. Diatraea saccharalis larvae were sampled from MON 89034 × MON 88017 fields in the area to generate a resistant strain (RR), which was subsequently characterized in plant and diet bioassays.

RESULTS

Survivorship of the RR strain was high on TC1507 leaf tissue, intermediate on MON 89034 × MON 88017, and low on MON 810 (expressing Cry1Ab). The RR strain had high resistance to Cry1A.105 (186.74‐fold) and no resistance to Cry2Ab2 in diet bioassays. These results indicate resistance to Cry1F and Cry1A.105 (and likely cross‐resistance between them) but not to Cry1Ab or Cry2Ab2. Resistance to MON 89034 × MON 88017 was functionally recessive. Reviews of grower records suggest that resistance initially evolved to Cry1F, conferring cross‐resistance to Cry1A.105, with low refuge compliance as the primary cause. A mitigation plan was implemented in San Luis that included technology rotation, field monitoring, and grower education on best management practices (BMPs) including refuges.

CONCLUSION

In the affected area, the resistance to Cry1F and Cry1A.105 is being managed effectively through use of MON 89034 × MON 88017 and MON 810 in combination with BMPs, and no spread of resistance to other regions has been observed. © 2017 The Authors. Pest Management Science published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Chemical Industry.     

转cry1Ac玉米对亚洲玉米螟的抗性评价

目标性状的有效性评价是转Bt基因抗虫玉米研发和安全性评价研究的重要内容之一。采用酶联免疫吸附剂测定（ELISA）、室内生测和田间人工接虫鉴定研究了转cry1Ac玉米纯合群体BT-X和分离群体BT-38、BT-181、BT-43、BT-105等转化事件Cry1Ac蛋白的表达量以及对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis（Guenée）的室内杀虫和田间抗虫效果。转cry1Ac玉米鲜组织中Cry1Ac蛋白含量在44.07～438.00 ng/g之间,不同转化事件及不同组织之间差异显著,其中BT-X鲜花丝中Bt蛋白表达量显著低于未展开心叶。室内生测试验中除BT-43与对照没有显著差异外,取食其它转基因玉米心叶的亚洲玉米螟初孵幼虫6或7天的存活率为0～15.3%,显著低于非转基因对照;取食夏播BT-X鲜花丝6天的幼虫存活率为62.5%,显著低于Bt11及非转基因对照。田间心叶期接虫鉴定显示BT-X高抗亚洲玉米螟。说明转cry1Ac玉米BT-X、BT-181、BT-38和BT-105对亚洲玉米螟有很高的杀虫作用,BT-X田间抗虫效果良好。     

玉米雌穗挥发物对亚洲玉米螟幼虫取食选择的影响

为了探明玉米雌穗挥发物组成及其对亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)幼虫取食行为的影响,本研究利用顶空吸附法及气相色谱/质谱联用技术(GC/MS)测定了离体玉米雌穗的挥发物组分,并通过幼虫取食选择试验测定了11种玉米雌穗挥发物在4个不同浓度下(5×10-6、5×10-5、5×10-4、5×10-3g/mL,正己烷为溶剂)对亚洲玉米螟取食行为的影响。结果表明:从离体玉米雌穗中共计收集并鉴定出32种挥发物组分,主要包括绿叶气味物质、萜类化合物和脂肪族化合物。其中,萜类化合物的含量最高,占玉米雌穗挥发物总释放量的84.40%。在所有测定的浓度范围内,β-石竹烯、十四烷表现为引诱活性,壬醛表现为驱避作用。除浓度为5×10-3 g/mL外,癸烷、反-罗勒烯、6-甲基-5-庚烯-2-酮对幼虫取食表现为引诱作用。     

甜玉米玉米螟的发生危害与防治措施

研究了吉林省公主岭地区甜玉米上亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guene)的发生危害和防治措施。田间抗螟性人工接虫鉴定结果表明,甜玉米710A和普通玉米自交系丹340的食叶级别为9级,即高感玉米螟,而单交种邢抗5号和邢抗2号的食叶级别为5级,为中抗型。与普通感虫和中等抗虫性玉米品种相比,取食甜玉米的玉米螟幼虫存活率高3～7倍,发育速度更快,提前约4～8天(1～2个龄期),说明甜玉米比普通玉米感虫。甜玉米比普通玉米及早播比晚播田更吸引玉米螟产卵。田间小区试验表明,化学杀虫剂的防治效果比白僵菌和苏云金杆菌的好,以氯菊酯喷雾防治效果最好,虫孔减退率达90％;其次是杀螟灵颗粒剂、Bt喷雾和Bt颗粒剂;而白僵菌的防治效果较差,喷雾防治效果好于颗粒剂。大田防治效果与小区试验基本相同。同时还分析了氯菊酯防治甜玉米玉米螟的防治策略、防治时期、施用次数等。此外,对Bt制剂作为化学杀虫剂的取代品及与其它生物防治方法协调使用的优点与潜力进行了讨论。     

亚洲玉米螟的寄主植物种类

为探明亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)的寄主植物种类,对13科38种植物进行了田间笼罩接虫试验和室内生物测定,并通过组建实验种群生命表分析了不同寄主植物对亚洲玉米螟生长发育和繁殖的影响。田间试验结果表明,亚洲玉米螟寄主植物有8科20种,酸模叶蓼是最适宜寄主植物,其次为玉米、谷子、薏苡等;在酸模叶蓼、玉米等11种植物上还发现了第2代幼虫。室内试验结果表明,在室内饲养条件下,亚洲玉米螟能在9科25种寄主植物上完成生活史,其中以向日葵为寄主植物的亚洲玉米螟种群增长最快,其次为玉米。研究表明,亚洲玉米螟的寄主植物共有9科27种,较适宜寄主植物有酸模叶蓼、玉米、谷子、苍耳和葎草,其中在玉米上的生长发育和繁殖最佳。