【毕业学位论文】转Bt基因抗虫棉对棉蚜的生态风险评价博士论文

密级： 论文编号： 中国农业科学院 博士学位论文 转t 博士研究生 ： 张炬红 指 导 教 师 ： 万方浩 研究员 夏敬源 研究员 申请学位类别 ： 农学博士 专 业 ： 生物安全 研 究 方 向 ： 转基因植物生态风险评价 培 养 单 位 ： 研究生院 植物保护研究所 提交日期 2006 年 6 月 t M 2006 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下 进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知， 除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得中国农业科学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 时间： 年 月 日 关于论文使用授权的声明 本人完全了解中国农业科学院有关保留、 使用学位论文的规定， 即： 中国农业科学院有权保留送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅， 可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文。 同意中国农业科学院可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 (保密的学位论文在解密后应遵守此协议 ) 论文作者签名： 时间： 年 月 日 导师签名： 时间： 年 月 日 本研究为“十五”国家科技攻关重大项目(2004欧盟项目（部分内容。所有实验在“农业部外来入侵生物预防与控制研究中心”以及“中国农业科学院植物保护研究所 植物病虫害生物学国家重点实验室”完成。 论文评阅人、答辩委员名单 论文题目 转 因抗虫棉对棉蚜的生态风险评价 论文作者 张炬红 指导教师万方浩 研究员 夏敬源 研究员培养单位 植物保护研究所 姓名 职称职务 导师类别 单位 专业 王振营 研究员 博导 中国农业科学院植物保护研究所 农业昆虫与害虫防治 沈佐锐 教授 博导 中国农业大学农学与生物技术学院 昆虫学 评 阅 人 虞国跃 研究员 博导 北京市农林科学院植物保护环境保护研究所 农业昆虫与害虫防治 答辩 主席 张芝利 研究员 博导 北京市农林科学院 植物保护 张芝利 研究员 博导 北京市农林科学院 植物保护 张润志 研究员 博导 中国科学院动物研究所 昆虫学 孙江华 研究员 博导 中国科学院动物研究所 昆虫学 张青文 教授 博导 中国农业大学 昆虫学 高希武 教授 博导 中国农业大学 昆虫学 彩万志 教授 博导 中国农业大学 昆虫学 答 辩 委 员 谢丙炎 研究员 博导 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 植物病理 答辩时间与地址 2006 年 6 月 19 日，下午 2:00，中日中心楼 301 会议室 记录人员 刘万学 副研究员 摘 要 本论文以在生产上大规模商业化种植的国产 虫棉 列中的 材料 ， 从棉蚜的生长发育、 繁殖和生命表参数等基本生物学指标着手， 并从棉蚜体内 白含量 测定、 解毒酶和消化酶活性以及 上 的棉蚜抗药性变化等方面，对转 因棉 非目标害 虫棉蚜的影响进行了系统评价，尤其着重分析了转 因棉对棉蚜的长期作用，主要研究结果如下： 1 通过室内 棉蚜种群生命表的建立， 研究转基因棉对棉蚜基本生物学特性的影响， 结果表明：与亲本常规棉对照相比，转 因抗虫棉 转 价抗虫棉 棉蚜死亡率、生长发育和生命表参数无显著影响。在 取 食 1 代的棉蚜以 及在 连续取食37 代和 1 代的棉蚜，其 1 4 龄发育历 期和死亡率、成虫体重和寿命、成虫产若蚜历期和数量以及生命 表参 数包括 种群 增长指 数、 内禀增 长率 、种群 加倍 时间、 净增 殖率、 周限 增长率 、 平 均 发育历期与取食相应亲本常规棉的棉蚜之间无显著差异，表明转基因棉 棉蚜 无明显的直接毒杀作用， 且对棉蚜的生长发育和繁殖无显著影响。 在 即使经过 37 代的长期作用， 对棉蚜的基本生物学特性也无显著影响。 用含有 毒素蛋白的人工饲料饲养，对棉蚜的生长发育也无显著影响。 2 通过酶标 仪动力学法或终点法测定在 取食 不同世代棉蚜的解毒酶和乙酰胆碱酶活力， 结果表明： 与取食泗棉 3 号的棉蚜相比， 在 连续取 食 1 代和 21 代的棉蚜， 其酯酶、 羧酸酯酶和乙酰胆碱酯酶的活力和比活力均无显著变化， 同时在 取食 1 代和 21 代的棉蚜之 间也 无显著 差异 ，而且 上述 三种酶 的酶 活力频 率分 布在抗 虫棉 和常规 棉之 间相似 ， 差 异 不大，表明在 20 代以内 对棉蚜的解毒酶系无显著影响。在 连续取食不同世代的棉蚜酯酶和乙酰胆碱酯酶的 取食亲本泗棉 3 号的 棉蚜无显著差异，表明两种酶的生物化学性质和底物亲和力未受转 因棉的影响。 3 通过用酶 标仪测定取食 同世代棉 蚜消化酶活力， 结果表明： 与在泗棉 3 号上取食的棉蚜相比， 在 连续取 食 1 代、 2 代、 3 代和 60 代以上， 对棉蚜的蛋白酶、 淀粉酶、蔗糖酶和海藻糖酶活力无显著影响；而且，上述 4 种消化酶的活力在 连续取食不同世代的棉蚜之间也无显著差异，可见，即使经过 60 代，取食转 因棉对棉蚜消化酶无显著影响。 4 室内测定 取食转 因棉的棉蚜对常用杀虫剂的敏感性，结果表明，取食转 因棉对棉蚜的杀虫剂敏感性无显著影响。与取食泗棉 3 号的棉蚜相 比，吡虫啉、灭多威、辛硫磷、溴氰菊酯对在 连续取食 1 3 代和 60 代 以上棉蚜的 毒力回归曲线的斜率b 值均无显著 影响， 可见， 即使在 上连续取食 60 代以上 ， 棉蚜对吡虫啉、 灭多威、 辛硫磷、溴氰菊 酯的 敏感性 也未 发生变 化。 4 种杀虫剂 中，吡 虫啉 对棉蚜 的抗 性最强 ，灭 多威次 之 ， 辛 硫磷较弱，溴氰菊酯最弱。 5 测结果表明： 在单价和双价抗虫棉的叶片和花粉内 白浓 度较高， 且双价抗虫棉高于单价抗虫棉。 在 片内 白含量 随棉花的生长发育发生变化， 其中 4 子叶期叶片量最高 ， 2 真叶期次 之， 铃期叶片 量最 低。 在部分韧皮部汁液和花蜜内可检测到微量的I 白。在 取食 的 部分棉蚜成蚜及其蜜露内也可以检测到微量的 白，但 是在单头棉蚜体内未检测到 白，只有在 300 头以上的棉蚜混合样品内可以检测到 白，表明单头棉蚜体内 白 含量很低。 蜜露内 白含量较棉蚜体内高， 且随着取食世代的增加， 蜜露内 量增加。 关键词： 基因棉 非靶标害虫 棉蚜 生态风险评价 of t on a In to of t on Bt in of of as in of t on as 1. of on of in of t t+no on of to of on of of of of s 7 no no on of 7 t no on of of on at 2. Bt t in in t in t+t t Bt to t be in Bt be in be in of 00 Bt in in 3. of in t no in of 1 . no 1 II of of t to of on t no on of in in m of in of , t no on of to 4. of of no of . It t no on of in in 5 of on t in of of in t of of to to of . b of It of to by t t to to t V 目 录 第一章 绪 论 .蚜的生活习性和取食危害 . 2 蚜的 分布及生活习性 . 2 蚜的 取食危害过程 . 3 花的抗蚜性 . 4 花的 形态抗蚜性 . 4 花的 生理生化抗蚜性 . 4 基因抗虫棉的研究与应用 . 5 虫基 因在转基因棉花中的应用 . 6 因抗虫棉的应用 . 7 因抗虫棉对植物（棉花）和昆虫的影响 . 8 t 抗虫 基因的插入对植物（棉花）的影响 . 8 因抗虫棉上昆虫群落的整体变化 . 11 转 因抗虫棉对植食性昆虫的影响 . 11 因植物对蚜虫影响的风险评价研究进展 . 12 因植物对蚜虫的影响（不包括转 因棉花 ） . 12 因抗虫棉对棉蚜影响的研究进展 . 14 因抗虫棉对棉蚜生态风险评价的重要性 . 17 态风 险评价的重要性 . 17 态风 险评估的技术体系 . 18 第二章 转 因抗虫棉对棉蚜生物学的影响 .料与方法 . 20 料 . 20 法 . 20 据分 析方法 . 22 物统 计方法 . 23 果与分析 . 23 基因 抗虫棉对棉蚜发育和存活的影响 . 23 基因 抗虫棉对成蚜体重的影响 . 25 基因 抗虫棉对棉蚜繁殖的影响 . 25 基因 抗虫棉对棉蚜生命参数的影响 . 26 基因 抗虫棉对棉蚜种群增长指数的影响 . 27 毒素蛋白对棉蚜存活和生长发育的影响 . 28 论 . 29 V 第三章 转 因抗虫棉对棉蚜解毒酶系的影响 .料与方法 . 31 物材 料 . 31 蚜 . 31 要药 品及配制 . 32 要仪 器 . 32 源制 备 . 32 活力 测定 . 33 源蛋 白含量测定 . 34 据处 理 . 35 果与分析 . 35 因抗虫棉对棉蚜酯酶的影响 . 35 因抗虫棉对棉蚜羧酸酯酶的影响 . 37 因抗虫棉对棉蚜乙酰胆碱酯酶的影响 . 38 论 . 40 第四章 转 因抗虫棉对棉蚜消化酶系的影响 .料与方法 . 42 花品 种及种植 . 42 试昆 虫及采集 . 42 要试 剂及配制 . 43 要仪 器 . 43 源制 备 . 43 定方 法 . 43 据处 理 . 46 果与分析 . 46 因抗虫棉对棉蚜蛋白酶活力的影响 . 46 因抗虫棉对棉蚜淀粉酶活力的影响 . 47 因抗虫棉对棉蚜海藻糖酶活力的影响 . 47 因抗虫棉对棉蚜蔗糖酶活力的影响 . 48 论 . 48 第五章 转 因棉对棉蚜抗药性的影响 .料与方法 . 50 物材 料 . 50 试昆 虫 . 50 试药 剂 . 50 测定方 法 . 51 果与分析 . 51 因抗虫棉对棉蚜吡虫啉敏感性的影响 . 51 因抗虫棉对棉蚜辛硫磷敏感性的影响 . 52 因抗虫棉对棉蚜灭多威敏感性的影响 .