二化螟和大螟对Bt水稻耐受性差异研究

摘要

二化螟Chilo supperssalis(Walker)和大螟Sesamia inferens(Walker)均为我国水稻生产上的重要害虫。随着水稻耕作制度的变更、害虫抗药性的产生和气候变暖等因素,二化螟和大螟种群的发生呈逐年上升趋势。转Bt基因抗虫水稻的成功研制为螟虫的防治提供了新策略。然而,Bt水稻所引发的生态安全问题是制约其商业化生产的重要因子。Bt杀虫晶体蛋白的种类不同,其杀虫谱也不同。Bt Cry晶体蛋白对二化螟具有较高的毒力效果,但对具有相近生态位的大螟毒力效果显著下降。田间试验也发现,转Bt Cry基因水稻对二化螟的控制效果显著高于大螟,可能引起转基因稻田害虫发生地位的变化。基于此,本文以二化螟、大螟和产业化前景的转Bt基因水稻为研究对象,系统开展了大螟人工饲养技术研究;Bt水稻对二化螟和大螟存活和营养利用的影响及二化螟和大螟对不同Bt毒蛋白的敏感基线研究。该研究结果可望明确二化螟和大螟对Bt水稻的耐受性差异,为害虫的抗性风险治理及Bt水稻的可持续应用和健康发展提供科学依据.主要研究结果如下:
　　 1.利用大豆粉、玉米粉、麦胚和鲜茭白等成分研制了大螟的半合成人工饲料,在人工饲料的基础上发展了大螟的人工饲养,即初孵幼虫-2日龄幼虫在茭白上饲养,3日龄-化蛹在人工饲料上饲养。利用该方法连续饲养大螟3代,幼虫的发育历期、蛹重、幼虫存活率、化蛹率、羽化率、卵孵化率和单雌产卵量等生活史参数与在天然饲料茭白上饲养的大螟相比,二者没有任何显著差异.而且利用该方法饲养,成本低,省工省力,能显著减少病原菌的感染。
　　 2.测定了Bt水稻(TT51、Cry2Aa)对鳞翅目害虫二化螟和大螟存活及营养利用影响.离体茎测定结果表明,Bt水妥TT51和Cry2Aa对二化螟和大螟均有较好的抗虫效果,6天后初孵幼虫死亡率几乎达100％;从幼虫取食第2d和第4d的校正死亡率来看,大螟在两转基因水稻的校正死亡率显著低于二化螟,表现出较高的耐受性。营养利用指标测定结果表明,大螟在不同生育期的两种转Bt基因水稻上的校正相对增长率(CRGR)明显高于二化螟或与二化螟差异不显著,但其校正相对取食量(CRCR)和校正近似消化率(CAD)低于二化螟或与二化螟差异不显著.这说明大螟在降低相对增长率,减少相对取食量的同时,提高了近似消化率,对转Bt水稻比二化螟具有更强的适应能力
　　 3.采用毒饲料饲喂法建立了二化螟和大螟对不同Bt毒蛋白的敏感基线。生测结果表明,大螟对不同Bt毒蛋白的LC50值显著高于二化螟,对不同Bt毒素二者LC50的相对比值分别为20.21(CrylAc)、39.13(CrylAb)、3.2(CrylAh)、1.85(CrylCa)和1.57(Cry2Aa)。与二化螟相比,大螟对不同Bt毒蛋白表现了较强的耐受性。大螟对Bt毒蛋白的敏感基线测定结果表明,不同地理种群的大螟初孵幼虫对CrylAc和CrylAb毒蛋白的LC50值的变化范围分别为138.09-1521.76mg(AD/L和17.25-173.08mg(AI)/L。敏感种群和耐受种群对CrylAc和CrylAb毒蛋白敏感性的相对比值分别为11倍和10倍。不同地理种群大螟对两种Bt毒蛋白的LC50值存在显著的正相关关系,说明同一地理种群的大螟对CrylAc和CrylAb的耐受性是一致的,且对CrylAc的耐受性显著高于CrylAb。