转Bt cry1Ah基因玉米对蜜蜂的安全性研究

摘要

蜜蜂是公认的有益昆虫,具有经济和生态重要性,既能提供有益的蜂产品又能为植物授粉。对提高农作物产量、改善产品品质和维持生态平衡具有十分重要的作用。近年来世界范围内蜜蜂大量减少,杀虫剂中毒是导致蜂群下降的主要原因之一。转基因抗虫植物的发展,为害虫防治提供了一条新思路,减少了杀虫剂的使用。新型杀虫蛋白基因cry1Ah基因是中国农业科学院植物保护研究所从Bt菌株BT8中鉴定克隆的,其编码蛋白对鳞翅目害虫具有强毒力,尤其对亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)的毒力强于目前使用的crylA类基因。转crylAh基因基因抗虫玉米具有很好的应用前景。因此,开展转crylAh基因玉米对蜜蜂的安全性研究很有必要。
　　 本文从农业生态系统的角度出发通过毒蛋白的实验室测验、Bt玉米花粉饲喂蜂群幼虫试验和更接近实际农业生态条件的大田网室试验,测定转Bt crylAh基因玉米对蜜蜂的直接影响；并测定了CrylAh毒素对蜜蜂敌害大蜡螟的毒性以及螨害蜜蜂对毒素敏感性的改变,并且以一些化学杀虫剂为阳性对照研究其对蜜蜂的致死亚致死效应。具体结果如下:
　　 1、在实验室将接近Bt玉米花粉中表达量浓度1ng／ml、10ng／ml和不现实的高浓度10000ng／mlCrylAh毒素混入糖水中饲喂蜜蜂工蜂,测定CrylAh毒素对意大利蜜蜂和中华蜜蜂存活、寿命、花粉取食量、王浆腺重量和学习行为的影响。结果显示三种浓度CrylAh毒素对意大利蜜蜂和中华蜜蜂工蜂的存活、寿命、花粉取食量和王浆腺重量未见不利影响。取食含10000ng／ml CrylAh毒素糖水的意大利蜜蜂对30％蔗糖水的PER响应水平较对照低,而且对学习行为有不利影响。
　　 2、通过解剖工蜂大脑,培养获得大量分离的蜜蜂脑神经细胞,利用膜片钳技术全细胞记录模式研究Bt毒素对蜜蜂脑神经细胞兴奋性的影响。Bt毒素在10ng／ml和100ng／ml浓度下短时间(3-5min)条件下对蜜蜂脑神经元的阈电流没有显著改变,表明对脑神经细胞兴奋性没有显著影响。
　　 3、给意大利蜜蜂和中华蜜蜂蜂群中4-6日龄幼虫饲喂转基因玉米花粉、常规玉米花粉、杂花粉、以及哺育蜂饲喂,转基因玉米花粉对封盖率、出房率、发育成功率和发育历期没有显著影响,表明转crylAh基因玉米花粉对意大利蜜蜂和中华蜜蜂幼虫的存活和发育没有不良影响。以联苯菊酯和溴氰菊酯作为阳性对照,通过饲喂的方式测定了这两种杀虫剂对蜜蜂的亚致死效应,结果表明联苯菊酯和溴氰菊酯显著降低了发育成功率,延长了发育历期。
　　 4、通过大田网室试验测定在实际田间条件下转crylAh基因玉米对意大利蜜蜂的风险。意大利蜜蜂蜂群在扬花期分别放入种植转基因玉米和常规玉米的网室中,测定对蜂群存活、发育和行为的影响。结果显示,Bt玉米对发育历期、工蜂存活、蜜蜂体重、王浆腺重量、群势、采集行为和嗅觉学习行为均无不利影响。
　　 5、通过饲喂含毒素糖水的方法在实验室探讨了CrylAh毒素对螨害蜜蜂的影响。1ng／ml、10ng／ml和10000ng／ml三种浓度CrylAh毒素对螨害蜜蜂的存活没有显著影响。与此同时开展了CrylAh毒素对蜜蜂敌害大蜡螟(Galleria mellonella)的致死效应研究。结果表明大蜡螟幼虫取食含有CrylAh毒素的人工饲料,其死亡率较对照组高。CrylAh毒素可作为一种可能的防治大蜡螟的措施。