CrylAc殺蟲(chóng)蛋白對(duì)甜菜夜蛾生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖、食物利用率及飛行能力的影響.pdf

1、甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)是一種間歇性、多食眭及遠(yuǎn)距離遷飛性害蟲(chóng),廣泛分布于亞熱帶和溫帶地區(qū),危害多種經(jīng)濟(jì)作物。近年來(lái)在我國(guó)危害程度進(jìn)一步加深,危害范圍進(jìn)一步擴(kuò)展,造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。蘇云金桿菌Bacillus thuringiensis(簡(jiǎn)稱Bt),是一種對(duì)鱗翅目昆蟲(chóng)具有毒殺作用的革蘭氏陽(yáng)性芽孢桿菌,現(xiàn)已成功廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)作物。然而目前商業(yè)化種植的轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)作物主要表達(dá)CryAc蛋白,而甜菜

2、夜蛾卻對(duì)這類殺蟲(chóng)蛋白并不敏感。隨著B(niǎo)t抗蟲(chóng)作物的大面積種植,甜菜夜蛾對(duì)其抗性逐漸提高,種群地位已經(jīng)從次要害蟲(chóng)演化成為主要害蟲(chóng),從而給甜菜夜蛾的綜合防控帶來(lái)難度。本論文應(yīng)用生物學(xué)方法,在室內(nèi)系統(tǒng)研究了甜菜夜蛾幼蟲(chóng)低齡期取食、整個(gè)幼蟲(chóng)期取食及幼蟲(chóng)連續(xù)三代取食含Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白的人工飼料后生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖的變化,高齡幼蟲(chóng)對(duì)含Cry1Ac不同濃度飼料的食物消耗和利用的影響,以及幼蟲(chóng)期取食含Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白飼料羽化而來(lái)的成蟲(chóng)其飛行能力的變化

3、,以期定量揭示Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白對(duì)甜菜夜蛾生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖效應(yīng)、食物利用率及成蟲(chóng)飛行能力的影響作用,從而為轉(zhuǎn)Bt抗蟲(chóng)作物商業(yè)化種植的生態(tài)安全性評(píng)價(jià)及Bt作物田間甜菜夜蛾種群的綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。取得的主要結(jié)果有如下幾點(diǎn):
　　 明確了甜菜夜蛾低齡幼蟲(chóng)連續(xù)6天取食含Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白濃度為5,10,20,40和80μg／g的人工飼料后轉(zhuǎn)移到不含殺蟲(chóng)蛋白的飼料上,其生長(zhǎng)發(fā)育與成蟲(chóng)繁殖的變化。結(jié)果表明,這組不同Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白

4、濃度的飼料對(duì)甜菜夜蛾低齡幼蟲(chóng)有一定的毒殺作用,且顯著抑制其生長(zhǎng)發(fā)育,但雌雄蛹重均較對(duì)照無(wú)顯著差異；雌蛾平均產(chǎn)卵量以10μg／g處理最高(719粒),表明一定的低濃度Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白對(duì)成蟲(chóng)生殖有一定的促進(jìn)作用。
　　 用含Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白為3.125,6.25,12.5和25μg／g的低濃度組飼料對(duì)甜菜夜蛾初孵幼蟲(chóng)連續(xù)飼喂三代,結(jié)果表明,含低濃度Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白飼料對(duì)甜菜夜蛾直接毒殺作用不明顯,主要是抑制了幼蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育

5、。幼蟲(chóng)發(fā)育歷期在第一代和第二代中較對(duì)照顯著延長(zhǎng),但在第三代中各Cry1Ac處理下與對(duì)照均較接近；蛹期在第一代中也較對(duì)照顯著延長(zhǎng),在第二代時(shí)較對(duì)照開(kāi)始縮短,但第三代較對(duì)照已經(jīng)無(wú)顯著差異；對(duì)3日齡蛹重減輕的影響尤其顯著,但隨著取食代數(shù)的延長(zhǎng)而漸趨于穩(wěn)定；對(duì)成蟲(chóng)產(chǎn)卵前期沒(méi)有顯著影響,而產(chǎn)卵期在第一代中還暫時(shí)未受影響,但飼養(yǎng)至第二、三代時(shí),影響作用逐漸顯現(xiàn),較對(duì)照顯著縮短；對(duì)雌蛾產(chǎn)卵量的影響尤其顯著,在三代中均較對(duì)照顯著減少,但均趨于穩(wěn)定,并維

6、持在400～500粒左右,而且除了3.125μg／g外,其余濃度處理的在代次間產(chǎn)卵量差異不顯著,表明幼蟲(chóng)及其子代對(duì)含Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白食料都具有良好的適應(yīng)性；連續(xù)飼養(yǎng)三代中雄蛾壽命在各Cry1Ac處理下波動(dòng)范圍比雌蛾要大,其受含Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白食料的不利影響要大于雌蛾。進(jìn)一步用含Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白為25,50,100和200μg／g的高濃度組飼料飼養(yǎng)初孵幼蟲(chóng)一代也表明,殺蟲(chóng)蛋白的直接毒殺作用也不明顯,但生長(zhǎng)發(fā)育歷期顯著延長(zhǎng),3日

7、齡蛹重和雌蛾產(chǎn)卵受到的影響尤其顯著:蛹重較對(duì)照顯著下降,產(chǎn)卵量顯著減少,多在500粒左右。無(wú)論是低濃度組飼養(yǎng)三代還是濃度組飼養(yǎng)一代,幼蟲(chóng)化蛹率、羽化率、畸形率及雌雄性比均未受到顯著影響。
　　 明確了甜菜夜蛾5齡幼蟲(chóng)、4齡末幼蟲(chóng)分別取食含Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白濃度分別為3.125,6.25,12.5,25μg／g和25,50,100,200μg／g的這兩組低、高濃度飼料后對(duì)食物消耗和利用的影響。結(jié)果表明,低濃度組飼料對(duì)5齡幼蟲(chóng)取食

8、12h的6項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)均沒(méi)有顯著影響,而高濃度組飼料對(duì)4齡末幼蟲(chóng)連續(xù)取食2天卻有顯著影響。4齡末幼蟲(chóng)取食高濃度組殺蟲(chóng)蛋白飼料1天后,其相對(duì)生長(zhǎng)速率、相對(duì)攝食速率、食物利用率和轉(zhuǎn)化率均較對(duì)照顯著下降；而取食2天后,試蟲(chóng)已完全適應(yīng)食料環(huán)境,各項(xiàng)指標(biāo)較第1天均已開(kāi)始下降,相對(duì)代謝速率較對(duì)照開(kāi)始升高,表明幼蟲(chóng)代謝能力開(kāi)始增加,需要用更多的能量來(lái)緩解Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白帶來(lái)的抑制作用,而且近似消化率達(dá)到顯著升高的水平,表明幼蟲(chóng)體內(nèi)解毒酶系統(tǒng)的應(yīng)答機(jī)

9、制在短時(shí)間內(nèi)已經(jīng)被激活,需要提高消化率對(duì)低轉(zhuǎn)化率進(jìn)行生理補(bǔ)償而維持生命活動(dòng)的延續(xù),即做足預(yù)蛹的充分準(zhǔn)備。
　　 明確了幼蟲(chóng)取食含Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白為25,50,100和200μg／g的這組高濃度組飼料羽化而來(lái)的1日齡成蟲(chóng)其飛行能力的變化。結(jié)果表明,不同濃度的Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白對(duì)甜菜夜蛾1日齡雌雄蛾的飛行距離、飛行速度及飛行時(shí)間均有顯著影響。一定的Cry1Ac濃度(25和50μg／g)可以引起甜菜夜蛾1日齡雌蛾飛行潛力增加的傾

10、向,盡管未達(dá)到顯著水平,強(qiáng)飛個(gè)體比例也是在這兩個(gè)濃度下最高,飛行超過(guò)40 km的分別為33.3％和43.3％,超過(guò)8 h的分別為84.8％和76.7％,超過(guò)4 km／h的分別為39.4％和56.7％,然而過(guò)高的Cry1Ac濃度則會(huì)強(qiáng)烈抑制其飛行能力,200μg／g下的雌蛾在12 h的吊飛測(cè)試中平均飛行距離只有21 km,顯著低于對(duì)照。但這組高濃度的Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白并不能促進(jìn)雄蛾飛行潛力的增加,盡管濃度在25和50μg／g條件下,雄蛾

11、的飛行能力較對(duì)照無(wú)顯著差異,但濃度過(guò)高,雄蛾飛行能力也顯著受到抑制。
　　 根據(jù)不同Cry1Ac殺蟲(chóng)蛋白濃度和不同時(shí)期飼喂甜菜夜蛾幼蟲(chóng)對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育、繁殖、食物利用率及飛行能力的研究結(jié)果,結(jié)合轉(zhuǎn)Bt作物田間實(shí)際情況分析,本研究揭示了在轉(zhuǎn)Bt作物生長(zhǎng)后期,表達(dá)低濃度的Bt殺蟲(chóng)蛋白的作物組織不僅不影響幼蟲(chóng)的存活、生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖,而且在一定程度上可能會(huì)刺激雌蛾的生殖產(chǎn)卵；而在轉(zhuǎn)Bt作物生長(zhǎng)期內(nèi),甜菜夜蛾幼蟲(chóng)對(duì)表達(dá)Bt殺蟲(chóng)蛋白的作物組織有

12、良好的適應(yīng)性,雖然雌峨產(chǎn)卵量有所下降,但后代繁殖漸趨于穩(wěn)定；處于暴食期的高齡幼蟲(chóng)取食Bt作物組織后也能存活,對(duì)其食物消耗和利用的影響隨著取食天數(shù)的增加而逐漸減弱；取食Bt作物組織羽化而來(lái)的成蟲(chóng)盡管在產(chǎn)卵量上有所下降,但雌蛾為逃避不良生殖生境,其飛行能力有增加的傾向。以上結(jié)果的獲得進(jìn)一步證明了甜菜夜蛾對(duì)Bt作物的抗性風(fēng)險(xiǎn)在逐漸提高,在Bt作物田中的種群地位從次要害蟲(chóng)上升到主要害蟲(chóng),其危害范圍進(jìn)一步擴(kuò)大,因此,需要密切監(jiān)視轉(zhuǎn)Bt作物田甜菜夜