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随着Bt农作物的快速发展,Bt毒蛋白通过食物链进入整个农田生态系统中以后,对农田内其他生物是否存在负面影响引起了广泛的关注。另外,侣标害虫对Bt的抗性的产生也是Bt作物种植的一大隐患,这不但会给Bt农作物产业的效益带来巨大损失,而且会增加整个农田系统食物链中Bt毒蛋白的含量,加大给非目标生物带来的影响。棉铃虫齿唇姬蜂、龟纹瓢虫、中红侧沟茧蜂是棉铃虫在田间的三种优势种天敌,在控制棉铃虫的危害中起着非常重要的作用。Bt毒蛋自在通过棉铃虫由食物链传递给这三种重要天敌后,是否会对他们造成不利的影响是本论文所关注的主要问题。本论文使用Bt毒蛋白(Cry1Ac)对棉铃虫进行了抗性筛选,得到了抗Bt毒蛋白的棉铃虫品系;测定了不同浓度Bt毒蛋白对敏感棉铃虫生长发育及相关酶活性的影响,进一步研究了Bt毒蛋白在棉铃虫体内的活化过程和棉铃虫对Bt毒蛋白产生抗性的机制;测定了Bt毒蛋白经过Bt抗性棉铃虫的传递后,对上述三种天敌昆虫的生长发育、存活、繁殖等各方面所造成的影响,为棉铃虫的综合治理提供了更多的依据。
1.棉铃虫在室内经过筛选可以得到抗Bt毒蛋白的品系。筛选25代后,其抗性指数可达到61.76倍。棉铃虫幼虫取食不同浓度Bt毒蛋白的人工饲料后,随着Bt毒蛋白浓度的升高,幼虫的体重增长量和蛹重下降,死亡率明显上升。羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶以及棉铃虫中肠内蛋白酶中的类胰凝乳蛋白酶的活力随Bt蛋白浓度增大而升高,这三种酶活力的升高可能有利于其对体内产生的Bt毒素进行降解;棉铃虫中肠内的类胰蛋白酶活性在Bt蛋白浓度为2.0μg/g时达到最高,随后开始下降,类胰蛋白酶在Bt前毒素活化为Bt毒素的过程中起着主要作用,类胰蛋白酶活力的下降可能会减低棉铃虫对Bt毒蛋白的敏感程度。
2.我们以取食Bt毒蛋白的Bt抗性棉铃虫为寄主,对棉铃虫的寄生性天敌棉铃虫齿唇姬蜂两个世代的生活史指标进行了观测。寄主棉铃虫在取食Bt毒蛋白后,齿唇姬蜂的幼虫及茧发育历期有一定程度的缩短,我们的实验证实,这种影响主要与寄主棉铃虫在被寄生前取食Bt毒蛋白有关。另外,棉铃虫取食Bt毒蛋白对齿唇姬蜂的茧重和成蜂体长造成了一定的负面影响,成蜂体长的减短主要是由于棉铃虫在被寄生后取食Bt毒蛋白而引起的。但是寄主取食Bt毒蛋白并没有给齿唇姬蜂的其他重要适合度指标如存活率和成虫寿命等带来负面影响,另外,通过两个世代的观察,也没有发现Bt毒蛋白对齿唇姬蜂有慢性的或可遗传的毒性作用。我们认为Bt毒蛋白对天敌齿唇姬蜂造成的负面影响很小,棉铃虫在对Bt产生抗性后仍可以做为齿唇姬蜂适宜的寄主。
3.龟纹瓢虫是棉团内的主要捕食性天敌。我们以取食Bt毒蛋白的Bt抗性棉铃虫饲喂龟纹瓢虫两个世代后,对给龟纹瓢虫所带来的影响进行了观测。观测结果发现,棉铃虫取食Bt毒蛋白对龟纹瓢虫的存活率、生长发育、繁殖力以及成虫寿命等指标均没有造成不利影响,仅瓢虫的成虫体重和体长有所降低,这可能是食物质量和Bt毒蛋白的共同作用所产生的结果。但是由于龟纹瓢虫的体重和体长的降低并没有给其繁殖、成虫寿命及子代孵化率等重要的适合度指标带来影响;我们认为棉铃虫取食Bt毒蛋白对其捕食性天敌龟纹瓢虫带来的影响很小,即使Bt抗性棉铃虫在田间出现,Bt棉的种植对龟纹瓢虫来说也是安全的。
4.以Bt抗性棉铃虫作为寄主,我们测定了寄主在取食含Bt毒蛋白的人工饲料和Bt棉棉叶后对其寄生蜂中红侧沟茧蜂所造成的影响。实验结果证明,Bt抗性棉铃虫取食含Bt毒蛋白的人工饲料对寄生蜂中红侧沟茧蜂各生活史参数没有造成明显的负面影响,侧沟茧蜂能够正常地完成其生长发育过程;雌蜂的茧的发育历期有所缩短,这在一定程度上可以降低其遭受天敌侵害的几率。而寄主棉铃虫取食Bt棉叶后对中红侧沟茧蜂造成的不利影响较大,其幼虫和茧的发育历期延长,茧重减轻,体长变短,幼虫死亡率升高,对成蜂的性别比例和寿命的影响较小,侧沟茧蜂受到的这一系列负面影响可能与寄主棉铃虫在取食Bt棉叶后的不良发育有关。