DYMEX模型在棉铃虫种群动态中的应用

模型模拟是昆虫种群动态研究的重要内容,DYMEX模型是一种基于同生群概念的机理性模型,能够较真实、全面地模拟多因素影响下的种群动态,便于推广应用。棉铃虫Helicoverpa armigera自然种群动态受到诸多生态因子的影响,如气候、天敌和田间管理等,过程复杂。本文利用DYMEX 3.0软件建立了棉铃虫种群动态模型,对实验室棉铃虫种群关键生命表参数随温度变化和控制条件下杀虫剂对棉铃虫和天敌的毒杀作用分别进行了模拟;对新疆石河子121团和147团2009-2014年棉铃虫自然种群动态进行了模拟,并比较和分析了模拟结果。结果表明:(1)建立的棉铃虫DYMEX模型,在模拟实验室棉铃虫种群各阶段发育历期、存活率、成虫繁殖和寿命,以及杀虫剂对棉铃虫卵、1~3龄幼虫和天敌的毒杀影响方面,拟合优度R~2普遍高于0.6(P0.05);(2)模拟田间条件下棉铃虫种群的相对发生量和发生期与实际自然种群具有较好的一致性。因此,建立的DYMEX模型,较可靠地模拟、反映了室内控制条件和复杂生境下棉铃虫种群特征和动态,为棉铃虫室内多因素试验结果分析、因素效能分析和复杂条件下发生期和相对发生量的预测预报等方面提供有效帮助,为田间害虫的综合管理、防治提供参考。     

寄主植物调控棉铃虫种群对气候变暖的不对称响应

为明确全球气候变暖对不同寄主植物上棉铃虫Helicoverpa armigera种群发生的影响,通过收集2008—2019年全国范围、华北地区、华东地区、西北地区及华中地区7种寄主植物(小麦、玉米、大豆、棉花、花生、蔬菜和其他粮食作物)上棉铃虫成灾面积及各地区平均温度数据,采用单因素方差分析法及广义线性模型分析不同寄主植物上棉铃虫种群的发生程度。结果显示,玉米、大豆、花生和蔬菜寄主植物上棉铃虫成灾面积显著增加,棉花上棉铃虫成灾面积显著降低。玉米(全国范围、华北地区)、花生(全国范围、华中地区)及蔬菜(华东地区)上棉铃虫成灾面积随着温度距平的升高而显著增加;但棉花上棉铃虫成灾面积随着温度距平的升高而显著降低。如全国范围内,在玉米和花生上,2014—2019年棉铃虫成灾面积均显著高于2008—2013年,其增加比率分别为24.0%和34.3%;在棉花上,2014—2019年棉铃虫成灾面积显著低于2008—2013年,其降低比率为62.0%。表明全球气候变暖显著增加了玉米、花生及蔬菜上棉铃虫成灾面积,而棉花上棉铃虫成灾面积的降低主要受转Bt基因棉花种植的影响。     

我国棉铃虫对Bt蛋白Cry1Ac抗性现状及分子机制研究进展

棉铃虫Helicoverpa armigera是一种全球性的重要农业害虫,主要为害棉花、玉米和大豆等作物。长期种植单价Bt棉花（表达Cry1Ac蛋白）会使棉铃虫田间种群承受单一、持续的选择压力,必然会导致棉铃虫对Cry1Ac的抗性发生演化。该文概述我国棉铃虫田间种群对Cry1Ac的抗性现状、自然庇护所对棉铃虫Cry1Ac抗性演化的延缓作用以及棉铃虫对Cry1Ac抗性的遗传多样性,并对今后我国关于棉铃虫Bt抗性的治理对策进行了展望。     

新疆棉铃虫种群对三种化学药剂的抗性

棉铃虫Helicoverpa armigera是经济作物和粮食作物主要害虫之一。为有效防治棉铃虫,新疆维吾尔自治区(简称新疆)大面积种植Bt棉,同时采用化学药剂进行防治,但是化学药剂的大量长期使用势必使棉铃虫产生抗性。武万峰等(2010)研究结果显示新疆棉铃虫种群已对三氟氯氰菊酯和甲维盐表现低水平抗性。为全面掌握新疆棉铃虫种群对这2种药剂及对氯虫苯甲酰胺新型化学药剂的抗性水平,本研究于2015-2018年自新疆阿克苏、博乐和哈密市等5个市采集棉铃虫,监测该害虫对这3种化学药剂的抗性,以期为Bt棉有效利用和化学药剂的合理施用提供理论基础。     

新疆地区棉铃虫自然种群对Bt棉的抗性频率监测

为监测新疆棉区棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)田间种群对Bt棉的抗性频率,在2010年和2011年分别采集石河子和喀什地区莎车的棉铃虫单雌系,以Cry1Ac毒蛋白作为人工饲料,用单雌系F1/F2代法进行棉铃虫种群抗性个体检测。2010年筛选了123个石河子的棉铃虫单雌系,2 011年筛选了152个莎车的棉铃虫单雌系。两地的棉铃虫种群均没有筛选到相对平均发育级别≥0.8的抗Bt棉个体,估算出石河子和莎车的棉铃虫种群的抗性频率低于10-3。莎车F2单雌系与其对应的F1单雌系相对平均发育级别有明显差异。研究表明新疆石河子地区田间棉铃虫种群仍保持敏感状态,喀什地区田间棉铃虫种群对Bt棉的耐受性增高。     

转Bt基因植物对不同抗性棉铃虫的生长抑制作用

采用转Bt基因的烟草和棉花 ,对经转Bt单基因、转Bt与CpTI双基因烟草汰选 1 8代和常规烟草处理的棉铃虫种群进行生长抑制作用的比较测定。结果表明 ,转Bt烟草对以汰选后的抗Bt单基因汰选棉铃虫种群的体重抑制作用显著低于转双基因烟草汰选种群和对照种群 ;转Bt棉花对单基因种群的杀虫活性、体重、龄期发育以及化蛹率的抑制作用亦显著低于双基因种群和对照种群     

新疆南部转基因棉区棉铃虫种群长期动态研究

（Bacillus thuringiensis）基因抗虫棉在新疆南部推广已超过10 a,为探索Bt棉大面积种植对棉铃虫（Helicoverpa armigera）种群动态的影响,于1999-2010年使用诱虫灯监测了Bt棉大面积种植区域（麦盖提）和非Bt棉大面积种植区域（阿瓦提）棉铃虫的种群动态。结果表明：新疆南部地区20世纪90年代末发生棉铃虫害较重,2000-2004年种群数量保持较高水平;自2005年Bt棉大面积推广以后,Bt棉区棉铃虫的种群数量显著下降,棉铃虫种群数量随Bt棉种植比例的上升而下降（P<0.05）;]随着Bt棉大面积推广年数的增加,Bt棉区棉铃虫各代种群数量均逐渐下降,第二代种群数量和高峰期蛾量下降速率均较越冬代和第一代快,且第二代棉铃虫种群相对丰富度也逐渐下降。因此,新疆地区Bt棉的大面积种植能较好地控制棉铃虫的种群数量,而且对第二代棉铃虫种群的控制效果最好。     

转Bt基因棉田棉铃虫对气候变暖与集约化种植的不对称响应

为明确全球气候变暖及农业集约化对转Bt基因棉田棉铃虫Helicoverpa armigera种群发生的影响,通过收集1987—2017年我国山东、河南及河北3省的棉花种植面积、棉铃虫发生面积及年平均温度,采用单因素方差分析法及广义线性模型分析比较转Bt基因棉花推广前后棉田棉铃虫种群的发生程度,分析棉铃虫的为害指数。结果显示,转Bt基因棉花推广前,山东、河南和河北3省的棉铃虫在严重发生年份的为害指数较轻微发生年份均显著增加,分别增加了1.01倍、2.03倍和69.33%;温度距平具有同样的趋势,严重发生年份的温度距平较轻微发生年份分别显著增加了1.91倍、2.33倍和2.29倍。转Bt基因棉花推广后,山东、河南和河北3省的棉铃虫在严重发生年份的为害指数较轻微发生年份仍显著增加,分别增加了1.47倍、1.92倍和1.25倍;温度距平表现出相反的趋势,轻微发生年份的温度距平较严重发生年份分别增加了2.00倍、1.94倍和2.01倍;而河南省和河北省在棉铃虫严重发生年份的棉花种植面积较轻微发生年份分别显著增加了75.94%及38.92%。表明转Bt基因棉花种植后显著改变了棉铃虫对全球气候变暖的响应,气候变暖降低了棉铃虫的为害指数,而棉花集约化种植增加了棉铃虫的为害指数。非转基因棉田的棉铃虫受自然因素的影响,转Bt基因棉田的棉铃虫受自然及人为因素的双重影响。     

新疆棉区主要有害生物与可持续发展

对新疆棉区的主要有害生物的发生及历史演替进行分析,探讨有害生物成灾机理。表明新疆棉区的主要的有害生物为棉蚜,棉铃虫,棉叶螨及棉花枯和黄萎病,有害生物已成为新疆棉花持续发展的障碍因子。作者对新疆棉区的有害生物的发生趋势进行了分析预测并提出棉花可持续发展的治理对策。     

郭予元院士在棉铃虫区域性综合防治技术体系研究及应用中的学术贡献——纪念郭予元院士诞辰90周年

郭予元院士带领团队研究人员通过多年协同攻关研究，解析了棉铃虫发生为害规律和自然种群生命表机制，明确了棉铃虫对多种农药抗药性动态并应用于棉田抗药性治理，揭示了黄河流域棉区棉花对不同世代棉铃虫为害的补偿生长规律和防治策略，基于不同世代棉铃虫为害阈值和防治指标创建了准确预报二代棉铃虫发生数量的一代麦田扫网法，开展棉花种质资源抗病虫性鉴定并指导选育多抗棉花系列新品种。通过整合诱杀、选择性杀虫剂、生物农药与化学农药次序使用和局部精准施药等绿色防治技术，组建区域性棉花主要病虫害综合防治技术体系，棉区棉铃虫为害得到有效控制，引领了我国农作物主要病虫害综合防治技术的发展。本文简要回顾了郭予元院士在该领域研究中做出的主要历史贡献。     

Impacts of transgenic Bt cotton and integrated pest management education on smallholder cotton farmers

Abstract

Comparative field research on transgenic Bt cotton and conventional cotton under different conditions (fields without pesticide inputs, fields managed by farmers with IPM education, fields managed by farmers lacking IPM education) were carried out in Hubei province of China in 2002. The amount of pesticide used on Bt cotton by non-IPM farmers was found to be around three times that used by IPM farmers. IPM farmers made significantly higher net profits from cultivating transgenic Bt cotton in comparison with non-IPM farmers. Other pest management practices had more significant influences on the population dynamics of predatory natural enemies and major insect pests than did the adoption of transgenic Bt cotton in the cotton ecosystem. Our study showed that IPM education, by increasing farmer capacity to critically evaluate inputs and their effects, monitor their fields and make informed decisions on pest management, enabled farmers to reduce pesticide use significantly, so resulting in improved production and profit margin. IPM farmer education thus, contributed to maximising the value of planting transgenic Bt cotton.     

红铃虫对Bt棉花抗性治理的研究进展

综述了Bt棉花对红铃虫的抗性效率和红铃虫对Bt棉花的抗性机理、抗性遗传、抗性监测及治理对策的研究进展.研究结果表明,不同种植区Bt棉花对红铃虫的抗性水平有较大差别.红铃虫中肠内Bt毒素结合位点数量减少是产生抗性的主要机制.抗性由具1个主效应的多位点基因控制,高水平抗性的产生与编码钙蛋白基因变异有关.避难所策略是红铃虫抗性治理的主要措施.抗性监测表明,自1997年以来,美国亚历桑那州红铃虫田间种群对Bt棉花的抗性频率无显著性变化.     

Bt乳剂防治二代棉铃虫及保护天敌的研究

试验表明,在二代棉铃虫卵高峰期用Bt乳剂防治,一般年份用200倍,大发生年份用100倍,防治效果达75％以上,虫口密度被压低到百株2—3头经济损失允许水平以下。生防田主要捕食性天敌比化防田高3倍左右。     

棉铃虫Bt毒素受体蛋白—氨肽酶N与抗性的关系

随着我国转基因棉花种植面积的日益增加,主要目标害虫—棉铃虫的抗性问题越来越被大家所关注。氨肽酶N(aminopeptidase N,APN)是一类昆虫中肠内Bt毒素的受体蛋白,其结构、结合位点的改变或基因突变可能是昆虫对Bt毒素产生抗性的重要原因。本文通过分析Bt毒素的作用方式,从生化、生理、分子生物学等方面探讨了棉铃虫Bt毒素受体蛋白APN与抗性的关系。     

Does cotton bollworm show cross-resistance to the Bacillus thuringiensis toxins Cry1Ac and Cry2Ab? A mini review

Since 1996, transgenic Bacillus thuringiensis(Bt) cotton has been commercially grown in numerous countries in an effort to stem the losses caused by key lepidopteran pests. However, the development of pest resistance to Bt toxins has jeopardized the continued utilization of Bt cotton. As a strategy designed to circumvent the development of resistance, Bt cotton varieties expressing two or more toxins targeting the same pest have been introduced. Nevertheless, from the perspective of long-term planting of Bt cotton, the potential risk of cross-resistance to these Bt toxins is a threat that cannot be ignored. In this paper, we review current research(including that based on the analysis of protein binding sites and resistance genes) on the resistance of cotton bollworm(Helicoverpa armigera) to the Bt toxins Cry1 Ac and Cry2 Ab and the interrelationship between these toxins. On the basis of existing evidence, we assume that the actions of Cry1 Ac and Cry2 Ab against cotton bollworm are not completely independent, and then propose the "resistance-associated gene mutation potential hypothesis". Although the mechanisms underlying the resistance of pests to Bt toxins are yet to be comprehensively elucidated, this hypothesis could undoubtedly have important implications for adopting "pyramid" strategy in the future. Further research is recommended to devise strategies to retard the development of H. armigera resistance to Bt cotton, either using different Bt toxins or their various combinations.     

转双价基因抗虫棉对主要害虫的抗性观察与防治技术要点

在比较研究转双价基因(Bt+CpTI)和转单价基因(Bt)抗虫棉对主要害虫的控制作用及其对非靶标害虫种群动态影响的基础上,研究提出了转双价基因抗虫棉主要害虫的综合防治技术。     

一熟转Bt基因棉田主要害虫及其天敌的发生规律

１９９７年在田间研究了转Ｂｔ基因棉品系Ｒ９３－４在一熟种植方式下对棉田主要害虫及其天敌及其种群的影响。结果表明,转基因棉对棉铃虫（Ｈｅｌｉｃｏｖｅｒｐａ ａｒｍｉｇｅｒａ）和棉造桥虫（Ａｎｏｍｉｓ ｆｌａｖａ）有良好的抗性,发生高期百株幼虫数量均显著低于对照品种中１２,但转基因棉田仍需防治第３和第４代棉铃虫。和常规棉相比,转基因棉自然控制田和综合防治田的棉苗蚜（Ａｐｈｉｓ ｇｏｓｓｙｐｉｉ）分别增