转Bt基因杨树——棉花复合系统中天敌群落的生态安全性研究

摘要

转基因技术是目前也是未来时期生物技术产业的核心技术之一,而转基因作物的大面积商业化推广种植,带来巨大经济效益的同时,对生态环境有着未知或潜在的风险。迄今,转基因抗虫作物对天敌群落的影响是评价其生态安全的重要内容之一,尽管单一转Bt基因棉花农田系统和单一转Bt基因杨树均各自对鳞翅目害虫有较好的控制作用,但其生态安全一直是国际研究和关注的热点。近年来,随着我国转Bt基因棉、转Bt基因杨树的相继问世,其二者复合配置后构成的更具综合和自然属性的农林复合生态系统对生物生态安全特别是对天敌昆虫类群种类、数量及其动态变化的影响,是一个不得不面对和亟待回答的生产和科学重大问题。本文采用群落生态学方法,于2009-2010年系统调查比较了非转Bt基因杨树和非转Bt基因棉花系统(NN)、非转Bt基因杨树和转Bt基因棉花系统(NT)、转Bt基因杨树和非转Bt基因棉花系统(TN)、转Bt基因杨树和转Bt基因棉花系统(TT)等4个农林复合生态系统的天敌类群的构成、种群动态及其群落特征等,主要研究结果如下:
　　 1.转Bt基因杨树-棉花组成的4个复合系统中天敌类群的物种数量及其个体数目基本一致,但其各自的数量动态消长存在一定的差异。
　　 调查发现2009年NN、NT、TN、TT中天敌类群的种类数量及其个体数目依次分别为34科57种973头,37科58种958头,36科54种971头,36科61种1009头；2010年依次分别为32科52种722头,32科50种674头,35科56种757头,36科58种846头。结果表明TT中天敌类群的物种数量及其个体数目较其它3个复合系统稍多,但差异不明显。
　　 从时间动态可以得出,2009年各个系统的物种丰富度变化基本一致,2010年在棉花成株期前,各个系统的差距较大,之后变化基本一致,说明物种丰富度的变化趋势在各系统基本一致,但也有所差别；天敌类群个体数量在2009-2010年的动态变化趋势基本一致,其中2010年的天敌类群的个体数目的变化幅度较2009年大,结果说明转Bt基因杨树--棉花复合系统对天敌群落有一定的影响。其中捕食性天敌的物种数量和个体数目在各个复合系统中相对稳定,寄生性天敌类群在各个系统的差异比较大,并且在2010年较2009年大。
　　 2.比较了4种杨棉复合系统天敌类群的群落特征指数,并以4个系统的群落相似性系数做聚类分析,结果显示各复合系统间存在差异,但不明显。
　　 2009年NN、NT、TN、TT的多样性指数分别为3.5279、3.4731、3.4336、3.4895,2010年依次分别为3.4003、3.3302、3.4533、3.3594,表明4种系统间该多样性指数无显著差异。
　　 聚类分析结果为2009年四个系统分为两组,NN与TN的相似性较高,NT与TT的相似性较高,2010年的NN与TN的相似性较高,但NT与TT没有出现2009年的结果,说明年际间的转基因杨棉天敌类群存在一定的差异,可能由于棉花和杨树组成的复合系统相互影响因素及受到的外界环境影响因素较为复杂。
　　 本研究的创新点是以华北地区农田林网化种植模式中最为常见的杨、棉农林复合系统为研究对象,分析评价了其转基因农林作物复合系统对天敌群落的生态安全性,初步明确转Bt基因杨树一棉花复合系统对天敌群落的影响较小。此结果不但将为我国大面积、连续种植单一转基因植物带来的生态效应提供重要参考,更为推广和科学应用转Bt基因杨棉复合种植模式提供理论依据,具有十分重要的理论和应用意义,具有独特的视角和广阔的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

1 引言

1.1 转基因植物的生态安全性

1.1.1 转基因作物对靶标、非靶标害虫的影响

1.1.2 转基因作物对天敌昆虫等的影响

1.1.3 转Bt基因杨树的生态安全性

1.2 农林复合生态系统研究进展

1.3 科学问题的提出

1.4 本研究的目的和意义

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验地概况

2.3 试验调查的方法

2.3.1 杨树植株天敌类群的群落调查

2.3.2 棉田植株天敌类群的群落调查

2.3.3 杨林灌层和棉株问天敌类群的群落调查

2.3.4 地表层天敌类群的群落调查

2.3.5 地下天敌类群的群落调查

2.4 数据分析处理方法

2.4.1 天敌群落的特征指数计算方法

2.4.2 天敌群落的相似性系数计算方法

2.4.3 天敌群落的聚类分析方法

3 结果与分析

3.1 转基因杨棉复合系统的天敌类群组成

3.1.1 转基因杨树棉花复合系统的优势种群

3.1.2 转基因杨树棉花复合系统天敌的功能类群物种数及个体数

3.2 转基因杨棉复合系统天敌类群的动态消长

3.2.1 转基因杨棉复合系统田间调查的物种数量的动态消长

3.2.2 转基因杨棉复合系统田间调查的个体数量的动态消长

3.2.3 转基因杨棉复合系统中不同功能类别的天敌类群的动态变化

3.3 转基因杨棉复合系统主要天敌的时序变化

3.3.1 转基因杨棉复合系统中异色瓢虫的时序变化

3.3.2 转基因杨棉复合系统中东亚小花蝽的时序变化

3.3.3 转基因杨棉复合系统中蚜小蜂sp1的时序变化

3.3.4 转基因杨棉复合系统中绿蟹蛛的时序变化

3.4 转基因杨棉复合系统天敌类群的群落多样性

3.4.1 转基因杨棉复合系统天敌类群总数的群落多样性

3.4.2 转基因杨棉复合系统天敌类群功能类群特征指数

3.4.3 转基因杨棉复合系统天敌群落多样性指数动态变化

3.5 转基因杨棉复合系统天敌类群的群落相似性比较研究

4 讨论

4.1 转基因植物与天敌类群

4.2 杨树棉花复合的栽种与天敌群落

4.3 试验所存在的问题

5 结论

参考文献

在校期间发表论文

作者简介

致谢