Bt水稻对采后季节稻田节肢动物群落及白符跳虫(弹尾纲：等节跳科)毒理的影响

摘要

水稻是人类的主要的粮食作物之一，因此，有关Bt水稻的生态安全性研究就尤为重要。Bt水稻由于外源基因的插入可能会产生非预期的生物学效应，同时Bt毒蛋白可随Bt水稻秸秆残体如地表茎叶和稻桩等在土壤和大田环境中残存很长时间。因而，本论文以转cry1Ab基因水稻克螟稻1号(KMD1)、克螟稻2号(KMD2)及其亲本对照非转基因水稻秀水11(XS11)为研究材料，在研究了Bt水稻秸杆还田后对采后季节稻田土表节肢动物群落多样性影响的基础上，进一步室内评估了该Bt水稻对稻田土壤中的代表指示种白符跳虫Folsomiacandida毒理的影响。主要结果如下：
　　 在采后季节秸杆还田期，采用网袋残体法和陷阱法调查了Bt水稻及其对照稻田节肢动物群落，将采集到的节肢动物按营养关系划分为4个功能团，即腐食类、植食类、捕食类和寄生类，并从节肢动物的种类组成和数量、群落参数及其时间动态以及群落相异性指数等方面系统评价了Bt水稻对稻田节肢动物群落的影响。结果表明：试验区采后季节稻田节肢动物群落包括2纲12目81科，其中腐食类、植食类、捕食类和寄生类亚群落的个体数占整个节肢动物群落的总个体数的比例分别为92.9％、2.7％、4.1％和0.3％；Bt稻田节肢动物各功能团优势类群与对照相同，其中腐食类昆虫优势类群为长角跳虫科和圆跳虫科，植食类昆虫为蚜科，捕食类天敌包括步甲科以及蜘蛛类的狼蛛科，寄生类为环腹瘿蜂科；在Bt水稻与对照非转基因稻田间，两种调查方法中节肢动物的发生量、节肢动物各功能团总的优势度、功能团内科组成均无显著差异；Bt水稻与对照群落主要参数(物种丰富度、Shannon-Winner多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数)及其时间动态相似程度高，它们之间的差异不显著；各功能团亚群落以及整个节肢动物群落相异性大多较低。
　　 在室内条件下，采用2个试验系统研究了Bt水稻对白符跳虫毒理的影响。2个试验系统为：(1)石膏活性炭平皿试验：将白符跳虫同步化后，用粉碎的水稻叶片喂养，研究白符跳虫与Bt水稻的营养关系，分析Bt水稻对白符跳虫体长、蜕皮率、繁殖率和种群增长速率的影响；(2)土壤-植物残留物单物种微宇宙(Microcosm)试验：将粉碎的水稻叶与土壤混合，同时接种白符跳虫，研究土壤中不同Bt水稻组织含量对土壤动物繁殖率和种群增长速率的影响。同时，在以上两个试验结束后，用试剂盒测定了Bt水稻和对照对白符跳虫体内超氧化物歧化酶(SOD)活力的影响。结果表明，在平皿试验中，白符跳虫与水稻存在营养关系；用Bt水稻喂养的白符跳虫其体长、蜕皮率、繁殖率和种群增长速率对照相比均无显著差异。在土壤-植物残留物单物种微宇宙试验系统中，用Bt水稻喂养的白符跳虫所繁殖的幼虫个体数与对照间均无显著差异，各Bt水稻含量处理间也无显著差异。无论是平皿试验，还是土壤-植物残留物单物种微宇宙试验，喂养Bt水稻的白符跳虫其体内的SOD酶活力与对照间均无显著差异。
　　 综上所述，采后季节，Bt水稻秸杆还田短期对稻田土表节肢动物群落多样性不会产生明显的不利影响；室内条件下，Bt水稻对稻田土壤中的代表种白符跳虫个体发育和繁殖率等参数以及生理指标(SOD活力)未产生显著负面影响。但Bt水稻对土壤动物的生态风险需进行长期的系统检测。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1转基因抗虫水稻的研究概况

1.1抗虫水稻

1.2 Bt水稻

2 Bt水稻的生态风险

2.1作物生育期

2.2作物采后期

3生育期Bt水稻对稻田非靶标生物及节肢动物群落的影响

3.1影响途径

3.2研究结果分析

4采后季节Bt水稻对稻田生物的影响

4.1采后季节稻田的生态环境

4.2 Bt毒蛋白在土壤中的残留风险

4.3 Bt水稻残体的非预期效应

4.4影响途径

4.5对稻田生物的影响

5科学问题的提出及其意义

6研究内容及技术路线

第二章Bt水稻对采后季节稻田土表节肢动物群落的影响

1材料与方法

1.1供试水稻材料

1.2试验地点以及栽培管理

1.3取样和鉴定

1.4功能团的划分

1.5节肢动物群落分析

1.6数据分析

2结果与分析

2.1稻田节肢动物的发生量

2.2稻田节肢动物群落结构组成及优势度分布

2.3稻田节肢动物群落参数及其时间动态

2.4稻田节肢动物群落的相似性

3讨论

3.1采后季节稻田环境条件与节肢动物的发生

3.2 Bt水稻秸秆还田的生态风险

3.3 Bt水稻对稻田土表节肢动物群落的影响

3.4不同调查方式对研究结果的影响

第三章Bt水稻对白符跳虫毒理的影响

1供试材料与方法

1.1试验材料

1.2试验方法

1.3超氧化物歧化酶(SOD)活力测定

1.4数据分析

2结果与分析

2.1对白符跳虫体长的影响

2.2对白符跳虫蜕皮率的影响

2.3对白符跳虫繁殖数量和种群增长速率的影响

2.4对白符跳虫体内超氧化物歧化酶(SOD)活力的影响

3讨论

3.1两种试验系统的应用

3.2 Bt水稻叶片中Cry1Ab毒蛋白的降解

3.3 Bt水稻对白符跳虫毒理的影响

第四章结论与展望

1主要结论

1.1对稻田土表节肢动物群落多样性的影响

1.2对白符跳虫毒理的影响

2展望

参考文献

附录

致谢

在学期间所发表的文章