二化螟对Bt杀虫蛋白的抗性风险评价及温度对二化螟种群的影响

摘要

近年来二化螟的发生和为害日益严重,目前二化螟防治主要依靠化学防治,但长期单一的化学防治已经使二化螟对杀虫双(单)、三唑磷等当前主要农药品种产生抗性,防治效果显著下降,而转基因抗虫水稻的成功研制为二化螟的防治提供了新的策略,但其所带来的生态风险也成为人们日益关注的焦点。因此,本文通过抗性汰选、抗性现实遗传力分析、抗性预测及抗、感种群的生态适合度比较,系统评价了二化螟对Bt杀虫蛋白的抗性风险,为二化螟的抗性治理和转基因抗虫水稻的可持续应用提供理论依据,结果如下:
　　 1.分别用Cry1Ac和Cry1Ab毒蛋白对二化螟种群进行室内汰选,连续汰选21代后,两种群对Cry1Ac和Cry1Ab的耐受性分别上升为8.42倍和7.66倍:通过现实遗传力分析发现,Cry1Ac和Cry1Ab汰选种群的抗性现实遗传力分别为0.018和0.065。抗性预测分析结果表明,田间选择压在50％～90％时,二化螟对Cry1Ac毒蛋白的耐受性提高10倍需58～133代,对Cry1Ab毒蛋白的耐受性提高10倍需14～32代。
　　 2.通过对二化螟抗、感种群的生态适合度比较发现,汰选种群存在一定的适合度代价,主要表现在:汰选种群的幼虫发育历期明显延长,幼虫存活率显著低于敏感种群,成虫羽化率也显著低于敏感种群。
　　 3.由1、2研究可知,二化螟对Bt水稻存在潜在的抗性风险;为进一步精确预测害虫在Bt作物上的抗性演化速率,我们拟组建二化螟抗性演化速率模型；该模型主要由二化螟在Bt稻田和常规稻田的种群动态模块和二化螟种群遗传模块两大部分组成。而二化螟种群动态模块的组建主要依据害虫的发育是基于发育起点温度和有效积温法则的；为给二化螟种群动态和抗性演化模型提供精确的模型参数,本研究进行了不同温度下二化螟实验种群生命表研究。结果表明,在19～31℃下二化螟的发育速率随着温度的升高而加快,并符合Lactin模型；二化螟卵、幼虫、蛹、产卵前期及世代的发育起点温度分别为13.18℃、15.44℃、10.85℃、14.14℃和14.52℃,有效积温分别为63.63、365.11、125.23、19.35和569.86日·度；二化螟在28℃时世代存活率、产卵量和种群增长指数最高,分别为61.2％、159.53粒／雌和39.0,28℃是二化螟最适宜交配的温度,交配率为75.0％,平均精包数为1.6个／雌；低温(19℃)和高温(34℃)均影响二化螟的生长发育；二化螟的世代存活率(S)和种群趋势指数(I)与温度(t)的关系均可用二次抛物线表示:S=-0.3052x2+19.233x-243.48(r=0.95)和I=-0.433x2+24.278x-303.26(r=0.97)。