轉Bt基因抗蟲棉對棉鈴蟲的抗性分析

李晶晶+曹振軍（等）

摘要：用常規棉和不同品種的轉Bt基因抗蟲棉分別飼喂棉鈴蟲（Helicoverpa armigera），對棉鈴蟲幼蟲生長發育過程中各生物學指標的變化進行室內觀察分析。結果表明，不同品種的轉Bt基因抗蟲棉之間對棉鈴蟲幼蟲體重和死亡率的影響程度由大到小依次為JK-1、DB、D16、新陸早36，另外，取食轉Bt基因抗蟲棉葉片之后棉鈴蟲幼蟲的化蛹率比取食常規棉葉片的棉鈴蟲幼蟲的化蛹率減少12.5%～30.0%，蛹重減輕15.6%～41.9%，羽化率降低5.5%～80.0%。

關鍵詞：轉Bt基因；抗蟲棉；棉鈴蟲（Helicoverpa armigera）；抗蟲性

中圖分類號：S435.622；Q943.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）07-1567-03

Insect-resistance of Transgenic Bt Cotton against Helicoverpa armigera

LI Jing-jing1，CAO Zhen-jun2，ZHANG Jian-ping1，HUANG Yan-qin1，WANG Chun-juan1，YANG De-song2

（1.College of Agronomy， Shihezi University/Key Laboratory of Oasis Agricultural Disease and Pest Management， Plant Protection and Its Resource Utilization in Xinjinag， Shihezi 832000， Xinjiang， China； 2. Landscaping Management Office of Anji County，Anji 313300， Zhejiang， China）

Abstract： Indoor observations and analysis of different biological indicators of Helicoverpa armigera fed on conventional cotton and different varieties of Bt transgenic cotton during their growth and development were conducted.The results showed the impacts of transgenic Bt cotton on body weight and mortality of Helicoverpa armigera larva of different varieties were JK-1> DB> D16> Xinluzao 36. Compared with the control group， the pupation rate of larva fed on transgenic Bt cotton leaves， was reduced by 12.5%～30.0%， weight of pupation was decreased by 15.6%～41.9% and the emergence rate dropped by 5.5%～80%.

Key words： transgenic Bt gene； insect resistant cotton； Helicoverpa armigera； insect-resistance

棉鈴蟲（Helicoverpa armigera）是世界農業領域里經濟作物中最主要害蟲之一，主要危害棉花、玉米、番茄、辣椒等。新疆維吾爾自治區是中國最大的棉區之一，棉花產量占中國的1/3，占世界的7%～8%[1，2]。自20世紀90年代始，新疆棉區棉鈴蟲每隔3～5年暴發1次[3，4]，成為危害棉花的主要害蟲之一。為了有效控制棉鈴蟲的危害，轉Bt基因抗蟲棉在新疆大面積種植，部分區域已經完全取代了傳統的常規棉品種[5，6]。轉Bt基因抗蟲棉的發展已有近30年歷史，1987年Agracetus公司首次報道轉Bt基因抗蟲棉，1996年孟山都（Monsanto）公司對Bacillus thuringiensis（Bt）毒素基因進行了修飾和篩選，使Bt基因獲得高水平表達，由此獲得了殺蟲效果較理想的轉Bt基因抗蟲棉，并在美國推廣種植。種植轉Bt基因抗蟲棉是治理棉鈴蟲的重要措施之一，是目前防治棉鈴蟲比較經濟有效的方法。轉Bt基因抗蟲棉在新疆棉區的廣泛應用取得了巨大的經濟效益和社會效益，但長期、單一、大面積種植轉Bt基因抗蟲棉會加大對棉鈴蟲的選擇壓力，從而導致棉鈴蟲對轉Bt基因抗蟲棉的抗性上升，這是近年來國內外學者關注的熱點問題之一[7-10]。為了解決棉鈴蟲對單價轉Bt基因抗蟲棉的抗性問題，郭三堆等[11，12]和馬麗華等[13]將人工合成的Bt基因和CPT1基因重組，導入多個棉花品種，篩選出轉Bt+CPT1雙價基因抗蟲棉。本研究分別利用單價轉Bt基因抗蟲棉和雙價轉Bt+CPT1基因抗蟲棉、常規棉的葉片飼喂棉鈴蟲幼蟲，以比較這幾種棉花品種對棉鈴蟲的抗性。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗品種為JK-1（雙價轉Bt+CPT1基因抗蟲棉）、DB（單價轉Bt基因抗蟲棉）、D16（單價轉Bt基因抗蟲棉），對照品種（CK）為新陸早36（常規棉）。其中JK-1由湖北省農業科學院經濟作物研究所提供，其他均由石河子大學棉花研究所提供，棉花采用常規大田栽培。棉鈴蟲經室內人工飼料飼養7代，每天飼喂10%蔗糖水作為補充營養，將產有卵的蠟紙置于培養皿中待卵孵化，幼蟲長至3齡時移入潔凈的試管（玻璃）中， 每管1頭，用人工飼料飼養至蛹期；蛹置于產卵籠待其羽化、產卵。棉鈴蟲在PRX-450D型人工氣候箱（寧波江南儀器廠） 中飼養，溫度（27±1）℃，濕度70%±10%，光照時數/黑暗時數=14∶10。

1.2 試驗方法

生長發育的測定參照文獻[12]的室內生物測定法進行，每取1次樣進行1次室內抗蟲性測定。分別用JK-1、DB、D16 、新陸早36的葉片飼養棉鈴蟲至6齡幼蟲。先將采集到的棉花植株同一部位葉片材料用清水洗滌并晾干；接著將棉鈴蟲稱重，然后放入規格為2 cm×10 cm的試管中，每支試管放1頭1齡且大小一致的棉鈴蟲幼蟲，每批4個處理，每個處理10頭，分10次完成。在每支試管上標記標簽號，均放在人工氣候箱內 [溫度（27±1）℃ ，濕度70%±10%，光照時數/黑暗時數=14∶10）]飼養，每2 d更換1次葉片，在檢查幼蟲的蛻皮情況，記錄幼蟲的體重、死亡率、化蛹數量和羽化數量，化蛹后第二天稱其蛹重。

1.3 數據分析

采用SPSS進行方差分析、顯著性檢驗，Duncans新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲幼蟲體重的影響

不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲幼蟲體重的影響見表1。由表1可知，取食轉Bt基因抗蟲棉葉片對棉鈴蟲幼蟲體重有一定影響，且不同品種的棉葉對棉鈴蟲生長發育抑制效果之間也有差異，抑制程度由強到弱依次為JK-1、DB、D16、新陸早36，在2～3齡期各品種之間差異達顯著水平（P<0.05）。

2.2 不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲幼蟲死亡率的影響

不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲幼蟲死亡率的影響見表2。由表2可知，不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲造成的棉鈴蟲幼蟲死亡率由大到小依次為JK-1、DB、D16、新陸早36。

2.3 不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲化蛹率、蛹重、羽化率的影響

不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲化蛹率、蛹重、羽化率的影響見圖1、圖2、圖3。由圖1、圖2、圖3可知，棉鈴蟲幼蟲取食JK-1、DB、D16的棉葉后，其化蛹率、蛹重、羽化率與對照相比有明顯的差異。棉鈴蟲幼蟲取食轉基因抗蟲棉后其化蛹率比對照減少了12.5%～30.0%，蛹重減輕15.6%～41.9%，羽化率降低5.5%～80.0%。

3 小結與討論

轉Bt基因抗蟲棉可以顯著抑制棉鈴蟲的生長發育，并有較好的毒殺效果，但由于轉Bt基因抗蟲棉連年大面積種植，且目前的轉Bt基因抗蟲棉僅含1種內毒素，致使害蟲對其產生了一定的抗性[14，15]，且轉Bt基因抗蟲棉不同品種（系）之間、不同組織之間的抗蟲性強弱不同。本研究中經JK-1（雙價轉Bt+CPT1基因抗蟲棉）的棉葉飼喂的棉鈴蟲的化蛹率、羽化率等都較常規棉新陸早36飼喂的棉鈴蟲低，蛹重也較新陸早36輕，說明雙價轉Bt+CPT1基因抗蟲棉對棉鈴蟲的生長發育有一定的抑制作用，這與趙奎軍等[14]研究結果一致。但是在轉Bt基因抗蟲棉長期選擇壓力下，具有一定的生態風險。美國環保署（EPA）提出每個種植轉Bt基因抗蟲棉的農場必須種植一定比例的非轉基因作物，澳大利亞規定轉Bt基因抗蟲棉的種植面積不能超過耕地面積的30%。本研究僅是對敏感種群進行了實驗室評價，但是已有研究表明連續多代以轉Bt基因抗蟲棉葉片飼養，會提高棉鈴蟲對毒蛋白的抗性[16，17]。

參考文獻

[1] WU K M，GUO Y Y.The evolution of cotton pest management practices in China[J].Annual Review of Entomology，2005，50： 31-52.

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[10] LI G P，FENG H Q，GAO Y L，et al.Frequency of Bt resistance alleles in Helicoverpa armigera in the Xinjiang cotton-planting region of China[J]. Environmental Entomology，2010， 39（5）：1689-1704.

[11] 郭三堆，崔洪志，夏蘭芹，等. 雙價抗蟲轉基因棉花研究[J].中國農業科學，1999，32（3）：1-7.

[12] 郭三堆，張 銳，武東亮.融合殺蟲基因cryci及其應用[P]. 2005，中國專利： 200510076823.2006-06-07.

[13] 馬麗華，李春花.棉花抗棉鈴蟲性室內生物測定新方法[J]. 中國棉花，1998，25（7）：27.

[14] 趙奎軍，趙建周，盧美光，等.轉基因抗蟲棉花對棉鈴蟲生長發育影響的系統評價[J].植物保護學報，2000，27（3）：205-208.

[15] 孔憲輝，田 琴，余 渝，等.轉Bt基因抗蟲棉在棉田害蟲綜合治理中的作用及生態風險[J].現代農業科技，2008（3）：107-109.

[16] 沈晉良，周威君，吳益東，等.棉鈴蟲對Bt生物農藥早期抗性及與轉Bt基因棉抗蟲性的關系[J].昆蟲學報，1998，41（1）：11-13.

[17] 鄒朗云，李艷梅，張 彥，等. 棉鈴蟲對Cry1Ac抗性的穩定性及其對適合度的影響[J].植物保護學報，2012，39（1）：70-74.

1.2 試驗方法

生長發育的測定參照文獻[12]的室內生物測定法進行，每取1次樣進行1次室內抗蟲性測定。分別用JK-1、DB、D16 、新陸早36的葉片飼養棉鈴蟲至6齡幼蟲。先將采集到的棉花植株同一部位葉片材料用清水洗滌并晾干；接著將棉鈴蟲稱重，然后放入規格為2 cm×10 cm的試管中，每支試管放1頭1齡且大小一致的棉鈴蟲幼蟲，每批4個處理，每個處理10頭，分10次完成。在每支試管上標記標簽號，均放在人工氣候箱內 [溫度（27±1）℃ ，濕度70%±10%，光照時數/黑暗時數=14∶10）]飼養，每2 d更換1次葉片，在檢查幼蟲的蛻皮情況，記錄幼蟲的體重、死亡率、化蛹數量和羽化數量，化蛹后第二天稱其蛹重。

1.3 數據分析

采用SPSS進行方差分析、顯著性檢驗，Duncans新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲幼蟲體重的影響

不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲幼蟲體重的影響見表1。由表1可知，取食轉Bt基因抗蟲棉葉片對棉鈴蟲幼蟲體重有一定影響，且不同品種的棉葉對棉鈴蟲生長發育抑制效果之間也有差異，抑制程度由強到弱依次為JK-1、DB、D16、新陸早36，在2～3齡期各品種之間差異達顯著水平（P<0.05）。

2.2 不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲幼蟲死亡率的影響

不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲幼蟲死亡率的影響見表2。由表2可知，不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲造成的棉鈴蟲幼蟲死亡率由大到小依次為JK-1、DB、D16、新陸早36。

2.3 不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲化蛹率、蛹重、羽化率的影響

不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲化蛹率、蛹重、羽化率的影響見圖1、圖2、圖3。由圖1、圖2、圖3可知，棉鈴蟲幼蟲取食JK-1、DB、D16的棉葉后，其化蛹率、蛹重、羽化率與對照相比有明顯的差異。棉鈴蟲幼蟲取食轉基因抗蟲棉后其化蛹率比對照減少了12.5%～30.0%，蛹重減輕15.6%～41.9%，羽化率降低5.5%～80.0%。

3 小結與討論

轉Bt基因抗蟲棉可以顯著抑制棉鈴蟲的生長發育，并有較好的毒殺效果，但由于轉Bt基因抗蟲棉連年大面積種植，且目前的轉Bt基因抗蟲棉僅含1種內毒素，致使害蟲對其產生了一定的抗性[14，15]，且轉Bt基因抗蟲棉不同品種（系）之間、不同組織之間的抗蟲性強弱不同。本研究中經JK-1（雙價轉Bt+CPT1基因抗蟲棉）的棉葉飼喂的棉鈴蟲的化蛹率、羽化率等都較常規棉新陸早36飼喂的棉鈴蟲低，蛹重也較新陸早36輕，說明雙價轉Bt+CPT1基因抗蟲棉對棉鈴蟲的生長發育有一定的抑制作用，這與趙奎軍等[14]研究結果一致。但是在轉Bt基因抗蟲棉長期選擇壓力下，具有一定的生態風險。美國環保署（EPA）提出每個種植轉Bt基因抗蟲棉的農場必須種植一定比例的非轉基因作物，澳大利亞規定轉Bt基因抗蟲棉的種植面積不能超過耕地面積的30%。本研究僅是對敏感種群進行了實驗室評價，但是已有研究表明連續多代以轉Bt基因抗蟲棉葉片飼養，會提高棉鈴蟲對毒蛋白的抗性[16，17]。

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[16] 沈晉良，周威君，吳益東，等.棉鈴蟲對Bt生物農藥早期抗性及與轉Bt基因棉抗蟲性的關系[J].昆蟲學報，1998，41（1）：11-13.

[17] 鄒朗云，李艷梅，張 彥，等. 棉鈴蟲對Cry1Ac抗性的穩定性及其對適合度的影響[J].植物保護學報，2012，39（1）：70-74.

1.2 試驗方法

生長發育的測定參照文獻[12]的室內生物測定法進行，每取1次樣進行1次室內抗蟲性測定。分別用JK-1、DB、D16 、新陸早36的葉片飼養棉鈴蟲至6齡幼蟲。先將采集到的棉花植株同一部位葉片材料用清水洗滌并晾干；接著將棉鈴蟲稱重，然后放入規格為2 cm×10 cm的試管中，每支試管放1頭1齡且大小一致的棉鈴蟲幼蟲，每批4個處理，每個處理10頭，分10次完成。在每支試管上標記標簽號，均放在人工氣候箱內 [溫度（27±1）℃ ，濕度70%±10%，光照時數/黑暗時數=14∶10）]飼養，每2 d更換1次葉片，在檢查幼蟲的蛻皮情況，記錄幼蟲的體重、死亡率、化蛹數量和羽化數量，化蛹后第二天稱其蛹重。

1.3 數據分析

采用SPSS進行方差分析、顯著性檢驗，Duncans新復極差法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲幼蟲體重的影響

不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲幼蟲體重的影響見表1。由表1可知，取食轉Bt基因抗蟲棉葉片對棉鈴蟲幼蟲體重有一定影響，且不同品種的棉葉對棉鈴蟲生長發育抑制效果之間也有差異，抑制程度由強到弱依次為JK-1、DB、D16、新陸早36，在2～3齡期各品種之間差異達顯著水平（P<0.05）。

2.2 不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲幼蟲死亡率的影響

不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲幼蟲死亡率的影響見表2。由表2可知，不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲造成的棉鈴蟲幼蟲死亡率由大到小依次為JK-1、DB、D16、新陸早36。

2.3 不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲化蛹率、蛹重、羽化率的影響

不同品種棉葉飼喂棉鈴蟲對棉鈴蟲化蛹率、蛹重、羽化率的影響見圖1、圖2、圖3。由圖1、圖2、圖3可知，棉鈴蟲幼蟲取食JK-1、DB、D16的棉葉后，其化蛹率、蛹重、羽化率與對照相比有明顯的差異。棉鈴蟲幼蟲取食轉基因抗蟲棉后其化蛹率比對照減少了12.5%～30.0%，蛹重減輕15.6%～41.9%，羽化率降低5.5%～80.0%。

3 小結與討論

轉Bt基因抗蟲棉可以顯著抑制棉鈴蟲的生長發育，并有較好的毒殺效果，但由于轉Bt基因抗蟲棉連年大面積種植，且目前的轉Bt基因抗蟲棉僅含1種內毒素，致使害蟲對其產生了一定的抗性[14，15]，且轉Bt基因抗蟲棉不同品種（系）之間、不同組織之間的抗蟲性強弱不同。本研究中經JK-1（雙價轉Bt+CPT1基因抗蟲棉）的棉葉飼喂的棉鈴蟲的化蛹率、羽化率等都較常規棉新陸早36飼喂的棉鈴蟲低，蛹重也較新陸早36輕，說明雙價轉Bt+CPT1基因抗蟲棉對棉鈴蟲的生長發育有一定的抑制作用，這與趙奎軍等[14]研究結果一致。但是在轉Bt基因抗蟲棉長期選擇壓力下，具有一定的生態風險。美國環保署（EPA）提出每個種植轉Bt基因抗蟲棉的農場必須種植一定比例的非轉基因作物，澳大利亞規定轉Bt基因抗蟲棉的種植面積不能超過耕地面積的30%。本研究僅是對敏感種群進行了實驗室評價，但是已有研究表明連續多代以轉Bt基因抗蟲棉葉片飼養，會提高棉鈴蟲對毒蛋白的抗性[16，17]。

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[6] 李 子，羅書凱，陳 靖，等.1997～2008年新疆南部地區棉鈴蟲種群動態研究[J].中國植保導刊，2011，31（4）：37-39.

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[9] TANG J D，GILBOA S，ROUSH R T，et al. Inheritance，stability，and lack of fitness costs of field selected resistance to in Baciilus thuringiensis diamondback moth （Lepidoptera：Plutellidae）from Florida[J]. Journal of Economic Entomology，1997， 90（3）：732-741.

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