取食转基因棉的棉蚜对中华草蛉的影响及Bt毒蛋白在三级营养链中的传递

摘要

本论文以生产上大规模商业化种植的转基因棉（国抗12，新棉33B和SGK321）及其对应常规棉（泗棉3号，新棉33，石远321）为材料，测定了各转基因棉不同生育期和不同部位的Bt毒蛋白含量;以取食各品种棉花的棉蚜（Aphisgossypii）饲喂中华草蛉（Chrysoperlasinica），研究不同品种转基因棉对中华草蛉生长发育与繁殖的间接影响以及中华草蛉对各品种棉田棉蚜的捕食功能反应及搜寻效应;依托生态系统的重要构成部分——食物链，研究Bt毒蛋白在棉花-棉蚜-蜜露-针毛收获蚁(Messoraciculatus)中的转移，以及在棉花-棉蚜-中华草蛉中的传递。主要研究结果如下:
　　 1.转基因抗虫棉Bt毒蛋白表达量的时空变化研究结果表明:Bt基因在所有转基因棉花器官中均有表达，不同生育期功能叶中的Bt毒蛋白含量差异显著，变化趋势为先高后低再略有回升，即苗期＞蕾期＞花期＞吐絮期＞铃期;蕾、花、铃各部位中的Bt毒蛋白含量的时间变化也有相同趋势。Bt毒蛋白在各时期的含量均表现为功能叶中最高，大于花、蕾等繁殖器官。不同叶位对Bt毒蛋白含量有直接影响。不同花器官中Bt毒蛋白含量有明显差异，表现为花瓣＞花蕊＞子房＞苞片，其中苞片中Bt毒蛋白含量远远低于花瓣等其它花器官。GK12苞片中Bt毒蛋白含量最低，仅为147.9ng/g;最高Bt毒蛋白含量在SGK321功能叶中被检测到，达1630.1ng/g，为GK12苞片中含量的11.0倍。转基因棉叶中杀虫蛋白在土壤环境中的降解趋势表现为初期降解非常迅速，之后趋于平缓。试验开始的第一个月里（2010年9月～2010年10月），GK12、33B、SGK321三个品种中的杀虫蛋白分别降解了76.78％，82.03％和84.26％，至次年4月份，几乎检测不到Bt蛋白，到5月份已完全检测不到Bt蛋白存在。
　　 2.取食不同品种棉花的蚜虫对中华草蛉生长发育及繁殖的影响结果指出:中华草蛉捕食不同品种棉花上的棉蚜后，其死亡率、羽化率以及茧的发育历期、茧重和成虫性比在棉花品种间大多无显著差异;取食SGK321棉田棉蚜的草蛉幼虫1代死亡率为8.89％，还极显著低于对照处理(40.0％)，2代死亡率为16.09％，也显著低于对照处理(75.9％);取食SGK321棉田棉蚜的草蛉幼虫1、2代羽化率较高，分别为对照品种的1.18倍和1.17倍。各处理间草蛉成虫的产卵前期无显著差异;产卵期表现为取食转基因棉田棉蚜的草蛉都显著长于对照处理，其中取食SGK321棉田棉蚜的草蛉1代产卵历期达33.01天，显著高于对照;用取食转基因棉的棉蚜饲喂草蛉，后者的产卵量高于对应处理。其中，取食转基因棉田棉蚜的草蛉1、2代单雌产卵量部分显著高于对照，且取食SGK321棉田棉蚜的草蛉幼虫1代单雌产卵量高达882粒，显著高于对照处理。各处理间草蛉卵的孵化率无显著差异。一系列研究结果均表明，转Bt基因抗虫棉对中华草蛉的生长发育和繁殖无不良影响。取食转基因棉，尤其是SGK321品种上的棉蚜对中华草蛉的生长发育与繁殖似有一定的促进作用。
　　 3.中华草蛉对不同品种棉田棉蚜的功能反应与搜寻效应结果发现，草蛉幼虫取食蚜虫的数量随猎物密度的增加而增大，虽然草蛉对转基因棉田蚜虫的捕食量大多高于常规棉田，但差异不显著。草蛉幼虫各虫龄对棉蚜的捕食功能反应均符合HollingⅡ型。功能反应方程指出，草蛉幼虫的最大日捕食量常规棉略低于转基因棉，捕食转基因棉田棉蚜的处理时间短于捕食常规棉田的棉蚜。草蛉2龄、3龄幼虫对SGK321棉田棉蚜的日平均捕食量高于对照29％和41％。研究指出，草蛉各龄幼虫对常规棉田棉蚜的捕食作用率要低于转基因棉处理。草蛉各龄幼虫捕食转基因棉田棉蚜的种内干扰强度高于对照常规棉处理。分摊竞争强度研究结果表明:中华草蛉对转基因棉田棉蚜的分摊竞争强度大于常规棉田，1龄、2龄、3龄中华草蛉对转基因棉田棉蚜的最高分摊竞争强度分别高于对照品种棉田棉蚜的29.6％，27.4％和69.6％。由此可见，转基因棉对中华草蛉的捕食作用无不良影响。
　　 4.Bt毒蛋白在棉花-棉蚜-蜜露-针毛收获蚁中的转移及在棉花-棉蚜-中华草蛉食物链中的传递结果发现:转基因棉叶中存在高浓度的Bt毒蛋白，三个转基因棉品种苗期功能叶的Bt毒蛋含量均达1000ng/g以上，而韧皮部汁液中的Bt毒蛋白含量非常低，苗期、花铃期分别仅为棉叶含量的0.36％和0.37％。取食转基因棉花的棉蚜体内也检测到了Bt毒蛋白，但含量甚微。连续、多代取食转基因棉的棉蚜，其体内Bt毒蛋白含量较高，是取食转基因棉一代棉蚜的1.16倍。表明随着取食代数的增加，毒蛋白在棉蚜体内似有一定的累积。取食各转基因棉的棉蚜分泌的蜜露量差异显著，常规棉田棉蚜泌蜜量达4.1g/d，是SGK321转基因棉棉蚜泌蜜量的2.28倍。取食转基因棉的棉蚜分泌的蜜露中检测到了Bt毒蛋白，但处理间无显著差异。围绕棉蚜的针毛收获蚁体内检测到微量的Bt毒蛋白。1代、2代中华草蛉幼虫捕食不同品种转基因棉田的棉蚜后，其体内均检测不出Bt毒蛋白，表明Bt毒蛋白不经过棉蚜传至其天敌中华草蛉体内。

目录

论文说明

摘要

第一章 文献综述

1 转基因作物在全球的迅猛发展

1．1 转基因作物种植面积持续上升

1．2 转基因作物的研发不断推陈出新

1．3 转基因作物的巨大贡献

2 转基因棉花的发展与展望

2．1 转基因棉的发展态势

2．2 转基因棉的品种类型

3 转Bt基因棉的研究应用

3．1 转Bt基因棉研究应用概况

3．2 Bt杀虫晶体蛋白

3．3 Bt杀虫晶体蛋白(ICPs)的表达

4 转Bt基因抗虫棉对非靶标生物的影响

4．1 对非靶标生物安全性评价的对象和方法

4．2 转Bt基因抗虫棉对非靶标害虫的影响

4．3 转Bt基因抗虫棉对棉蚜的影响

4．4 转Bt基因抗虫棉对害虫天敌的影晌

4．5 Bt蛋白在棉蚜体内的含量及传递

5 立题依据与研究内容

5．1 立题依据

5．2 研究内容

5．3 试验设计

第二章 基本材料与方法

1 材料

1．1 供试棉花品种

1．2 供试昆虫

2．Bt杀虫蛋白的测定方法

2．1 样品前处理(以棉叶为例)

2．2 测定方法

3．数据统计与分析

第三部分 试验研究

第三章 转基因抗虫棉Bt毒蛋白表达量的时空变化

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

第四章 取食不同品种棉花的蚜虫对中华草蛉生长发育及繁殖的影响

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

第五章 中华草蛉对不同品种棉田棉蚜的功能反应与搜寻效应

1 材料和方法

2．结果与分析

3 讨论

第六章 Bt毒蛋白在棉花-棉蚜-蜜露-针毛收获蚁中的转移及在棉花-棉蚜-中华草蛉食物链中的传递

1 材料与方法

2 结果与分析

3 讨论

第四部分 结论与讨论

第七章 总结与讨论

参考文献

致谢

声明