（农业昆虫与害虫防治专业论文）转bt基因棉花对非目标昆虫的生态效应.pdf

i l l 謇农业犬拳域士诧文 接瑟 邋遗室内镄莽试验，暴缝璜纛了转揪蒸霞巍虫拣凝樯9 9 b 、瓣拣3 3 b 、 g k - i 2 及常瓣拣灏棉3 弩( g k - 1 2 酶祭本) 辩转秘豁害虫氍擒食性炎敌的生 态簸波，潭袋了转戳基辫蕊滏孛& 杀盛溪爨在转b 基濒穗芯、密淼帮豢盎 哭黢三缀嚣羚体系书黄递关系携研究。f 擞要研究精栗露下： 毒鬻溪撼辐魄；g k - 1 2 串帮震瑟唾羲藏辩老时对簇绞褒娥戆囊蒸学慧慧 毒瞧，糖擦3 3 b 戆臻嚣耩黪_ 葶瑟藏熬老母溪瓣鼹缎夜蛾幼瘫产生摄蓉毒魏，2 耪转莲嚣耩辫辫诋了棼斑存溪霉，毽经人工骥瓣锶养螽，存潘令体黢育辫受 彩璃毽羧拳。舞秘耱戡鏊黧藕摆范较，耨榛3 3 b 溪落耢畸瓣瓤技袭娥蕊交 瓣毒瞧大予g k - 1 2 ，其它嚣磐瓣瓣绞瘦壤翡斑存添黟发育靛甏虢蓬努蓥零不 箍著。 蹲转歌基颡榛3 3 b 上游拣粉虱鬻袋孛牮萃瓣e 筵一栈，萁劲塞瓮亡率 褥赢了3 3 。7 ，冀籀蠢精益发育魇期努舅# 瑟长7i 。豫鼗2 3 d ；转b t 基霞穗 g k 1 2 魏理瓣中华孳祷( 第一栈) 精黥穗滗，潮没有鞠最瀚麓异。镯艰转 b t 熬箧壤3 3 b 秘g k - 1 2 上檎粉甄戆篱二、避代孛肇革蛉与澹撩3 露捂魄， 结果没糍鳃驻秘箍辩。 逶转b t 基黻搀上拣瓣键嚷蔫一筏串牮莓羚，焚生获裳肖霸黎戆逡髭褥 纛携苓剃影髓；建转嚣t 基霆糖g k - 1 2 和9 9 b 上羽撼蟋镧喂冀= 代中毕攀蛉， 箕羲发窘历鹚努掰臻缝了l 。徽耧1 2 d 。转戳差嚣撩g k - 1 2 池理鳃咿攀攀蛉 冀产露黧延嫒了4 3 d ；转b t 基瓣拣g k - 1 2 秘9 9 b 处理麴第三援孛肇摹始， 箕藏爱窝魇麓均魄瓣爨缎溪了袅鞭，转擞麓嚣撩9 9 b 怒毽耱串挲攀羚，其 疹郛麓澈露糕舞长7 4 9 d 。 惩转b t 萋鬣拣9 9 b 上熬褥蚜髑蠖纂一鼗麟萆瓣，冀麓塞帮蓬麓菠臀历 熬努掰魄对照绩疆了0 t d 弱0 1 t e l ，箕嚣我露瓣毪率魄鬻纛稿降懿了1 1 。1 ， 弼转我萋戮祷g k - 1 2 籁9 9 b 鼹疆翡嚣第蛉，箕蒸黪耋薰努粼戳簿瓣擦辫鳃 转耻基因棉花耐非目标昆虫的生卷效应 了0 5 r a g 和1 7 r a g ，其产卵量分别比对照减少2 8 8 0 粒和3 4 4 7 粒。转b t 基 因棉9 9 1 3 处理的第二代丽草蛉，其茧发育历期比泗棉3 号缩短了0 6 d ；转 b t 基因棉g k - 1 2 和9 9 b 处理丽草蛉，其后代卵孵化率分别比对照降低了 1 3 7 和1 2 7 。 用转b t 基因棉9 9 b 上的棉蚜饲喂大草蛉( 第一代) ，其茧重比 四棉3 号 处理的增加了2 2 r a g ，其后代卵的孵化率比常规棉下降了1 1 5 ；用转b t 基 因棉o k - 1 2 上的蚜虫饲喂大草蛉( 第一代) ，其成虫产卵量比泗棉3 号增加 了5 9 8 粒；用转b t 基因棉上的棉蚜饲喂大草蛉( 第二代) 幼虫，没有发现 明显的差异。 用新棉3 3 b 上的棉粉虱饲喂龟纹瓢虫，其幼虫期和蛹期的死亡率分别比 常规棉降低了5 6 o 和4 4 4 ，用g k - 1 2 上的棉粉虱饲喂龟纹瓢虫，其蛹期 的死亡率比泗棉3 号处理的降低了4 0 0 ，用转b t 基因棉g k - 1 2 上的棉粉 虱饲喂龟纹瓢虫，其4 龄幼虫的发育历期比泗棉3 号延长了1 4 d 。 用转b t 基因棉g k - 1 2 和新棉9 9 1 3 上的棉蚜饲喂异色瓢虫其幼虫发育 历期分别比泗棉3 号处理的缩短了0 3 3 d 和0 3 5 d ，其新羽化的成虫重量分别 比常规棉减少了5 1 m g 和3 4 m g ，用转b t 基因棉g k - 1 2 上的棉蚜饲喂异色 瓢虫，其卵孵化率比对照提高了1 4 o 。 异色瓢虫幼虫期和成虫期分别饲喂泗棉3 号和新棉9 9 b 上的棉蚜其成 虫的产卵期比幼虫期和成虫期都饲喂泗棉3 号上棉蚜的延长了3 4 d 。幼虫期 和成虫期分别饲喂泗棉3 号和g k - 1 2 上的棉蚜，其成虫所产生的后代卵孵化 率比幼虫期和成虫期都饲喂泗棉3 号上棉蚜的提高了1 5 9 。幼虫期和成虫 期分别饲喂g k - 1 2 和泗棉3 号上的棉蚜，其成虫的产卵期比幼虫期和成虫期 都饲喂g k - 1 2 上棉蚜的延长了2 1 d 。异色瓢虫幼虫期和成虫期分别饲喂 g k - 1 2 和9 9 b 上的棉蚜，其成虫所产生的后代卵孵化率比幼虫期和成虫期 都饲喂g k - 1 2 上棉蚜降低了1 5 3 。 综上所述，括b t 基因棉对斜纹夜蛾的控制效果较差，对棉田主要捕食 山东农业太擘硕士论文 性天敌中华草蛉和丽革蛉有一定的影响，对大萆蛉、龟纹瓢虫和异色瓢虫没 有明显的毒副住尾。 关键谶。转b t 基因撼藐；嚣瓣振害变；捧食挂天数；生态效庭 转b t 基圃棉花对非目标昆虫的生态效应 a b s t r a e t l a b o r a t o r yf o o d - c h a i nf e e d i n ge x p e r i m e n t s w e r ec o n d u c t e dt oe v a l u a t e e f f e c t so f t r a n s g e n i cb t c o t t o nc u l t i v a r so n n o n - t a r g e tp e s ti n s e c t sa n dp r e d a t o r s h o s t p l a n t sw e r e t h r e et r a n s g e n i cb tc o t t o nc u l t i v a r sg k - 1 2 ，9 9 ba n d3 3 ba n da n o n - t r a n s g e n i c c o t t o n s i m i a n - 3 ( t h e g k 一12 c o r r e s p o n d i n g u n t r a n s f o r m e d p a r e n t a ll i n e ) t h ea i m sw e r e t o q u a n t i f yt h e e f f e c t so fb t - f e dp r e yo nt h e p r e d a t o rd e v e l o p m e n ta n df e c u n d i t ya n dt od e t e r m i n ew h e t h e ro b s e r v e de f f e c t s w e r ec a u s e db yb tt o x i n t h em a i nr e s u l t sa r e 鼬f o l l o w s c o m p a r e dw i t hn o n - t r a n s g e n i cc o t t o n ，e v o l v i n gl e a v e si nt h em i d d l ep a r t ( 6 也l e a v e sf r o mn 摇t o p ) a n d o l dl e a v e si nt h el o w e r p a r t ( 1 4 t hl e a v e s f r o m 血et o p ) o fg k - 1 2h a ds i g n i f i c a n tt o x i c i t yt oc o m m o nc u t w o r ms p o d o p t e r al i t u r al a r v a e n e w l y s t r e t c h e dl e a v e s 证t h eu p p e r p a r t ( 1 虬a n d3 m l e a v e sf r o mt h et o p ) a n do l d l e a v e si nt h el o w e r p a r to f 3 3 bh a ds i g n i f i c a n tt o x i c i t yt o & l i t u r al a r v a e o t h e r c o t t o no r g a n s ，s l l c ha sb u d s ，f l o w e r sa n db o i sh a d1 - oe f f e c t so nj 5 ：l i t u r al a r v a l m o r t a l i t y p u p a t i o n , e m e r g i n ga n dd e v e l o p m e n tp e r i o d w a sn o ts i g n i f i c a n t l y a f f e c t e di ft h el a r v a ew e r et r a n s f e n e dt oa r t i f i c i a ld i e t1 0d a y sa r e rt h e yf e d0 n r e l a t i v ep a r to f c o n o n p l a n t s c o m p a r e d t ot h o s ef e do nt o b a c c ow h i t e f l yb e r a i s i at a b a c id e v e l o p e do n n o n - t r a n s g a n i cc o r o n , l a r v a lm o r t a l i t y o fc h i n e s eg r e e nl a c e w i n gc h r y s o p a s i n i c a ( f 1 ) f e do n 且t a b a c io n3 3 bw a s3 3 7 l o w e r l a v a ld e v e l o p m e n ta n d c o c o o nd u r a t i o nw e r es i g n i f i c a n t l yp r o l o n g e db y 1 1 da n d2 3 d r e s p e c t i v e l y t h e r ew a sn os i g n i f l c a n ti n f l u e n c eo ncs i n i c a ( f 1 ) l a r v a ef e do n b t a b a c io n g k - 1 2 n on e g a t i v ee f f e c t so nf 2a n df 3c s i n i c al a r v a ef e do n 丑t a b a c io n t r a n s g e n i cb t c o t t o n3 3 bo rg k - 1 2w e l - eo b s e r v e d c o m p a r e d t ot h o s ef e do nc o t t o na p h i d4 砷括g o s s y p i io nn o n - t r a n s g e n i c c o r o n m o r t a l i t ya n dd e v e l o p m e n to fc s i n i c al a r v a e ( f 1 ) f e do na p h i d so n t r a n s g e n i c b tc o t t o n9 9 bo rg k - 1 2w e r en o ts i g n i f i c a n t l ya f f e c t e d c o c o o n 4 山东农业大学硕士论文 d u r a t i o no fcs i n i c al a r v a ea f 2 ) f e do na p h i d so n9 9 ba n d ( * 1 2w e 砖1 0 da n d 1 2 ds h o r t e r r e s p e c t i v e l y a d u l to v i p o s i t i o np e r i o do fc m n i c a ) f e d o n a p h i d s o no k 1 2w e 他4 3 dl o n g e r c o c o o nd u r a t i o no fc s i n i c a 伊3 ) f e do na p h i d so n 9 9 bo rg k - 1 2w o 5 ds h o r t e r o v i p o s i t i o np e r i o do fc s i n i c a 口3 ) p r o l o n g e d 4 9 dw h e nf e do n a p h i d s o n9 9 b c o m p a z l t ot h o s ef e do nc o t t o na p h i da ，g o s s y p i io nn o n - m m s g e n i c e o r o n , l a r v a ld e v e l o p m e n tt i m ea n de - , o p a y o n d u r a t i o no fb e a u t i f u l l a c e w i n g c h r y s o p af o r m o s a 口i ) w e 地0 7 da n d0 8 ds h o r t e rr e s p e c t i v e l yw h e nf e do n a p h i d so n 9 9 ba n dt h eh a t c h i n gr a t el o w e r e d1 1 1 c o c o o nw e i g h tw a s0 5 r a g a n d1 7 m gl i g h t e rr e s p e c t i v e l yw h e nc f o r m a s al a r v a 口1 ) f e do na g o s s y p i i o n g k - 1 2a n d9 9 b a n dn u m b e ro f e g g sl a i dp e r f e m a l ea d u l tw a s2 8 8 0a n d3 4 4 7 l e s s e rr e s p e c t i v e l y c o c o o nd u r a t i o no fc f o r m a s a 口2 ) f e d o na p h i d so n9 9 b w a so 6 ds h o r t e r h a t c h i n gr a t e so ff 2c f o r m o s ae g g sw 盯e1 3 7 a n d1 2 7 l o w e rw h e n c f o r m a s a ( f 2 ) f e d o n a p h i d s o no k - 1 2a n d9 9 b r e s p e c t i v e l y c o m p a r e dt o t h o s ef e do nc o t t o na p h i da g o s o r p i io nn o n - t r a n s g e n i c c o t t o n ，m o r t a l i t y , d e v e l o p m e n t , f e c u n d i t y a n d e g gh a t c h i n g o fl a r g e g r e e n l a c e w i n gc h r y s o p as e p t e m p u c t a t a ( f la n d f 2 1f e do n a p h i d s o nt r a m g e n i cc o 恤o n g k 1 2a n d9 9 bw e f en o tn e g a t i v e l ya f f e c t e d c o m p a r e dt ot h o s e f e do nt o b a c c ow h i t e f l y 丑t a b a c io nn o n - t r a n s g e n i c c o n o n 1 a r v a la n dp u p a lm o r t a l i t yo fl a d y b i r dp r o p y l a e aj a p o n i c aw e 5 6 o a n d4 4 4 l o w e rr e s p e c t i v e l yw h e nf e do nw h i t e f l i e s0 1 13 3 b p u p a lm o r t a l i t y w a sr e d u c e db y4 0 0 a n dd e v e l o p m e n tt i m eo ft h e4 恤i n s t a rl a l v f l 吧p r o l o n g e d 1 4 d w h e n p a p o n i c a f e d o n 且t a b a c i o n g k - 1 2 c o m p a r e dt o t h o s ef e do nc o r o na p h i da g o s s y p i io nn o n - t r a n s g e n i c c o t t o n ，l a r v a ld e v e l o p m e n t t i m eo fm u l t i c o l o r e da s i a nl a d y b i r dh a r m o n i a a x y r i d i sw a s 0 3 3 da n d0 3 5 ds h o r t e rr e s p e c t i v e l y , w h e nf e do na p h i d so n g k - 1 2 a n d9 9 ba n dt h ea d u l tw e i g h tl e s s e n e db y5 1 m ga n d3 4 m gr e s p e c t i v e l y f e d o n a p h i d s o ng k - 1 2 e g gh a t c h i n gr a t e 且a x y r i d i si n c r e a s e db y 1 4 0 w h e n - la x y r i d i sl a r v af e do na g o s s y p i io nn o n - t r a n s g e n i es i m i a n - 3 ， 5 转b t 基因棉花对非目标昆虫的生态效应 w h i l ei t sa d u l to n a p h i d so n9 9 b ，i t so v i p o s i t i o np e r i o dw a s3 4 dl o n g e rt h a nt h a t o f 且a x y r i d i sf e do na p h i d so ns i m i a n 3d u r i n gb o t hl a r v a la n da d u l tp e r i o d s w h e n 且a x y r i d i sl a r v a a n da d u l tf e do n a p h i d s o ns i m i a n 3a n dg k 1 2 r e s p e c t i v e l y , t h ee g gh a t c h i n gr a t ew a s15 9 h i g h e rt h a nt h a to fh a x - y r i d i sf e d o na p h i d so ns i m i a n - 3d u r i n gb o t hl a r v a la n da d u l tp e r i o d s w h e n 且a x y r i d i s l a r v aa n da d u l tf e do n a p h i d s o ng k - 1 2a n ds i m i a n - 3 r e s p e c t i v e l y , t h e o v i p o s i t i o np e r i o dw a s2 1 dl o n g e rt h a nt h a t o f - l a x y r i d i sf e do na p h i d so l l g k - 1 2 d u r i n g b o t hl a r v a la n da d u l t p e r i o d s w h e nha x y r i d i sl a r v aa n d a d u l tf e d o n a p h i d s o ng k - 1 2a n d9 9 b r e s p e c t i v e l y , t h ee g gh a t c h i n g r a t ew a s1 5 3 l o w e r t h a nt h a to f 丑a x y r i d i sf e do na p h i d s0 1 1g k - 1 2 d u r i n gb o t hl a r v a la n da d u l t p e r i o d s ， a ss t a t e da b o v e ，o n l ys o m e p a r t so f t h et r a n s g e n i cb tc o t t o np l a n t sc o u l d s u p p r e s st h e s u r v i v a l o f s 1 h t u r a t r a n s g e n i cb t c o t t o nh a ds o m e n e g a t i v ei m p a c t s o n l a c e w i n g c s i n i c aa n dc 如r m 锄a , b u tn o to nl a c e w i n gc s e p t e m p u c t a t a ，a n d l a d y b i r dpj a p o n i c aa n d 丘a x y r i d i s , t h o s ep r e d a t o r si n v o l v e di nt h i ss t u d ya l l p l a yi m p o r t a n tr o l e s i nc o t 【o nf i e l d s f u r t h e rt e s t sa l ee s s e n t i a lt oc l a d f yt h e e f f e c t sa n dm e c h a n i s m so f t r a i i l s g e r d cb tc o t t o no n r l a t l l r a le n e m i e si nb tc o r o n f i e l d k e y w o r d s ：t r a n s g e n l c b tc o t t o n ，n o n - t a r g e tp e s ti n s e c t , p r e d a t o r ， e c o l o g i c a l e f f e c t 6 山东农业大学硕士论文 1 引言 棉花是全球重要的经济作物和纤维作物，又是受害虫危害最为严重的作 物之一。棉花一生中遭受到几百种害虫的相继危害，其中尤以棉蚜、棉铃虫、 棉红铃虫和棉叶螨的危害最为严重。据统计，每年因各种虫害造成的皮棉产 量损失高达6 0 万 8 0 万吨，占全球棉花总产量的1 5 - - 2 0 ，在害虫发生严 重的年份甚至高达3 0 以上( 丁锦华，1 9 9 1 ) m 。为了减轻这种损失，长期 以来，人们试图用化学防治来消灭各种棉田害虫，据统计，全球每年用于棉 田化学防治的农药花费高达2 0 亿美元，约占全球每年农药费用的1 4 。大量 化学农药的使用不仅增加了植棉成本、加重了棉农的生产负担，而且还增加 了棉农的劳动投入；更为严重的是污染了环境，同时化学制剂的使用在杀死 棉田害虫的同时也杀死了害虫的天敌，降低了农田生物多样性，破坏了生态 平衡，造成了棉田害虫抗药性的提高，用药量不断增加，使棉花害虫的化学 防治产生恶性循环。除此之外还威胁着人畜健康，农药中毒事故屡屡发生， 严重挫伤了棉农的种植积极性。因而世界各国，尤其是各植棉大国均十分重 视棉田害虫的防治工作，均在探讨新的棉田害虫防治策略，从而把栽培的、 化学的和生物的防治方法综合应用，以便将棉田害虫数量控制在棉花所能承 受的水平之下( 贾士荣等2 0 0 1 ) 【哺】。在这个综合治理体系中，人们对抗虫 棉的选育寄予了很大的希望，因为抗虫品种是建立综合防治系统的基础，在 此基础上，再辅以栽培的、化学的和生物的防治方法，方能有效地控制害虫 的危害。所以，寻求并提高棉花自身对害虫的抗性是治理棉田害虫的主要 手段之一( 朱麟和古德样，1 9 9 9 ；张宝红和丰嵘，2 0 0 0 ) p 9 5 0 。 1 1 转b t 基因棉花的研究概况 转b t 杀虫蛋白基因抗虫棉已在美国、澳大利亚、中国等国家进入了商 品化应用，近年来种植面积增长迅速，并取得了显著的经济、生态和社会效 益。仅在美国，1 9 9 6 年种植b t 抗虫棉约7 0 万h m 2 ，1 9 9 8 年增加到9 3 万h m 2 ( e p a ，1 9 9 9 ) t h 。在a l a b a m a 和a r i z o n a 州的部分地区，b t 抗虫棉的比例 高达6 0 - 8 0 。在我国，b t 抗虫棉于1 9 9 8 年开始商品化生产，当年种植面 7 转b t 基因棉花对非目标昆虫的生态效应 积即达1 0 万h m 2 以上( 方宣钧和贾士荣，1 9 9 9 ) 【1 0 1 ，1 9 9 9 年的面积已超过 2 0 万h m 2 ，2 0 0 0 年达3 0 万h m 2 ，2 0 0 1 年转基因b t 棉在我国的种植面积达 1 5 0 万h m 2 ，占我国棉花种植面积的31 ( p r a ye ta 1 ，2 0 0 2 ) 1 18 1 ，预计今后 将有更大的发展。 1 1 1 转b t 基因棉的杀虫机理 一般认为b t 杀虫晶体蛋白被敏感昆虫取食后，进入昆虫中肠肠道，晶 体溶解，杀虫蛋白分子从晶体点阵结构中释放出来。在昆虫消化道内消化酶 的作用下，蛋白被水解，释放出约6 0 7 0 k d a 的抗蛋白酶活性毒素分子。活 性毒素分子可与中肠肠道上皮细胞刷状缘膜上的特异受体结合，进一步嵌入 膜内，形成孔洞或离子通道，引起离子渗漏，消化道细胞的离子、渗透压平 衡遭到破坏，水随之进入中肠细胞，导致细胞膨胀解体。另外，离子梯度的 破坏，也扰乱了中肠内正常的跨膜电势及酸碱平衡进而影响了养分的吸收 ( 张继红等，1 9 9 8 ：贾士荣等，2 0 0 1 ；谭声江等，2 0 0 1 ) 【碍地。 1 1 1 1 杀虫晶体蛋白的溶解及原毒素的毒性激活 b t 杀虫蛋白被靶标昆虫取食后，需经溶解和酶解两个步骤才能产生活性 毒素分子。b t 杀虫晶体蛋白一般为碱溶性，大部分需要在碱性条件下才能溶 解，亦即杀虫蛋白的溶解依赖于一定的p h 值( r o j o a i z a w a , 1 9 8 3 ) ”“j ，中 肠内的环境诸如p h 值、还原电势、去垢性、体积等都可能影响b t 杀虫蛋白 在昆虫体内的溶解性( e n g l i s h & s l a t i n ，1 9 9 2 ) 7 0 1 , 由于不同昆虫消化道内的 酸碱环境有差别，因而b t 杀虫蛋白的溶解特性是决定杀虫蛋白杀虫特异性 的先决条件。通常，c r y l 类杀虫蛋白原毒素为1 3 0 k d a ，只能在碱性条件下 溶解，因而对中肠道p h 为9 1 2 的鳞翅目害虫具有毒杀作用。这种原毒素需 要在特定消化酶的作用下，逐渐除去c 端约6 0 k d a 的结构片段和n 端3 5 k d a 的片段，而释放出活性毒素。c r y 3 类杀虫蛋白原毒素为7 0 - - 8 0 k d a ，可在鞘 翅目昆虫微酸性的中肠内于消化酶的作用下溶解，其活化通常由n 端被酶解 而转变为活性毒素。 杀虫蛋白晶体并非先行完全溶解然后才被蛋白酶降解，事实上这两个 山末农业大学颧士论文 过程是同时进行的。在体外，晶体骚白一般在p h 值为9 5 以上时才能溶解， 嚣照虫溥豫道蠡豁p 王壬鏊邈鸯低予受5 却爨霹捷蛋窘透豫，萁蒙瀑是壶予蛋 白黼的存档使杀虫骚白c 端分子之间的二硫键被邂渐破坏、杀虫灏自分予逐 一姨螽薅煮簿翁祷审释敷爨寒。蟹蠹酶承辩蓉虫虽自鳝梅片段赘避程霆转步 进行的。例如c r y l 类的杀虫蛋自一般在满化过程中需去除c 端约6 0 0 个氮 纂酸、n 鹾终3 0 5 0 母氨蒸酸。e 端魏6 0 0 个氨鍪酸癸? 次降簿，每次几十 个氯基酸( c h o m a e l a l ，1 9 9 0 ) 豫j ，最终糌到约6 0 k d a 的活性毒索。 鸯予恭塞曩藩蛋叁麴溶簿及毒瞧激活与墓垒游诧遵蠹溪叁承瓣蓦煮美， 因此不同融虫消化道中蛋翻酶种菸的差异，导致了同一种杀虫蛋白原毒豢在 不阕昆盎偻囊淫豫过程骛不霹，这糖差异鬻蠡搴胃戳影楚募康蛋囊麴蓉盎将舞 性和杀虫黼力( h a i d e r & e l l a r , 1 9 8 7 ) 脚l 。 邑缝豹臻突结祭表暖，蓉蛊虽巍靛溶髌怼象虫活性是赫溪戆。髑懿c r y l b 可以毒杀鳞翅目良成，但对鞘翅目臀虫如玛铃薯甲融没有作用，但糟将c r y l b 在体雏溶瓣，著鞲熬瘩鼹，剿宅黯舄铃馨带圭迄胃产生鸯健，委羹莠苓失去 对派米螟的毒性( b r a d l e y e ta 1 ，1 9 9 5 ) 1 5 9 1 ，从而表明c r y l b 对马铃薯甲盥不 具蒋蓉蛊添性霹链是霹为它在骂铃蓦警塞徽酸鲢溃键道繇境串求髓棱溶瓣 的缘故。上述结果再次说明杀虫嚣自的溶解特性姆其杀威特异性材关。 黠c r y 7 a a 翦骚究爨兖分巍翳杀虫簧富翦溶解窝酶熬每苯基潘燕鹑荧 系。c r y 7 a a 分子缀为1 3 0 k d a ，熊n 端相应部分与对鞘翅目有檬杀活能的 c r y 3 类杀擞蛋是翡灞深愁便是3 2 一3 7 褥( l a m b e r te l a l ，t 9 9 2 a , t 9 9 2 b ) l e 4 , 1 蚓。直接用c r y 7 a a 进行杀虫试验，结果凝明其对鳞翅目_ 平鞘翅闰昆虫均没 京毒性。毽捷蒋多 藏注条转下溶解黉露马铃薯甲虫麓瀵铯滚处建爱，馨露表 现琏；对马铃薯甲虫的毒性。耐人寻味的是搿在体外用烟草粳蛾的碱性消化液 溶解势求髂c r y 7 a a 醚，其蓉虫蛋鑫搜絮嶷承簿了，这逛 警是c r y 7 a a 对鳞翅 日隐虫不鼎杀虫活性的原因。说明通常的杀虫活髋除了嚣隳溶解以外，迸需 要恰当戆潦证酶搭系。迄簸是说瑟基懿瀵纯酶体系葛蓉虫爨自翁拳盅活性糖 美。h a i d e r 等人( 1 9 8 6 ) 发现用鳞翅目昆妇消化液处理c r y l a b 以后可产生 薅辚翅鹭瑟塞骞毒杀嚣蕊鹣錾耍，嚣霹双楚星昆虫溥毽液处理蜃，可在c 端 迸一步除杀几个僦捶酸而使之对鳞翅目的簿性消失，但却袭现出对双翅翻昆 转残基嚣撩毽对菲蠢轹囊虫瓣囊卷效应 斑黪毒戆渊。 1 1 。1 2 嚣蛰毒素每符吴经受葵瓣绪台 原璨索在昆墩中肠内经溶解和酶解麟，释放出的活性毒素可穿过瓯嫩中 麟遥滋养蘑缨稳窆蘸壹攘等黎纯遵主受缨薅荐期，箕蘩骢结合黻( 缓鞫域2 ) 可与昆威中肠道上皮细胞的受体特异结含。每种既虫消化道的濑皮细胞上与 融蓉鼗餐鑫蕹念辩受棼经熹( r e c e p t o r ) 骞磐多秘，分簇与不麴耪类豹活性 毒素结合。不同类别的浠性毒豢，能否岛某一既虫消化道表皮细胞结合，即 遮翳星裘熬溃貔道缨魏膜圭是霹存在特冥受搏，是影穗恭虫蛋囱毒杰豹舅一 个因素。 美予受律熬麟突曩藩述苓够深入。基麓在熬塞孛弱遵蠹豹毒橐缝蠢受髂 甯许多不同的类溅( g i l le t a l ，1 9 9 2 ) l 瑚。其中赢要是一些1 2 0 - 1 8 0 k d a 的糖 蛰囊( k n o w t e s 瑟e l l a r , 1 9 8 6 ；g 口x c z - y m k ie t a l ，1 9 9 t ) 脚+ 1 吲。她外，也有一 魑非糖礞白的毒素结合髓体蛋囱( k n i g h te t a l 1 9 9 4 ；v a d l a m u l ie t a l ，1 9 9 3 ) l 豫 1 3 。 h o f r n a n n 等人( 1 9 9 8 ) 嗍和v a nr i e 等入( 1 9 9 0 ) f 蠲曾撮道，b t 杀虫 篷鑫豹毒秀与瀵瞧毒素母冕垒缀魏貘受髂豹结食力戏囊比。照爆有人发现， 谯某些情况下，增强结合力并没有伴随海性的增强( w o l f e r s b e r g e r , 1 9 9 0 ) 圩“。 蠢酵蓉盔蛋垂敬诞臻习以缝合却蒡没有表理毒力( g a r c z y n s k ia t 艇，1 9 9 1 ) 湖。因此毒蛋囱能否与昆虫细胞结合燕决定其杀虫特弹性的一个主要强索， 是其具备骞杀虫活性熬必要条转，并不是充分条件。聪最这赞专一姓绻含与 杀虫活榷不一窳成正阮。经过进步的研究，人们发现活性毒紊与昆穗清倦 道上瘦壤毙受体豹缝台势甄令黔段：蓠先活挫惫裹与受体发生w 逆豹绦合， 然后由予毒素分子插入细臆膜而形成不可遂的结合( c h e n 盯a l ，1 9 9 5 ； g a j m o h a n 班a 。t 9 9 5 ) 柳，1 姗。只有誉w 逆缝念才产生毒性，因此，蕊虫蛋 白的毒力与毒搽自和受体发生不可逆精台的结合力成穗院( l i a n g e t a l + ，1 9 9 5 ； h i d e s h i 封菇，t 9 9 3 ) 脚椭1 。 山东农业大学硕士论文 1 1 1 3 昆叔消化满细胞的穿孔及细胞裂懈 b t 杀虫蛋鑫戆靶耘嚣窘是昆艇熬孛赫遂。奁聚虫懿孛瑟遂肉存在精密戆 离子调节体系和渗透压平衡体系，这些体系依赖予正常的中肠道妻田胞结构。 嚣恁杀虫爨塞逶遴捷孛弱缨怨膜穿琵恧破簿昆虫嚣内懿褰子乎簿襄渗逡压 平衡，从而对靶标昆虫产生毒性。 在滔性毒素与昆虫避德道上波细胞羧上戆受体发生不可遂缝会曩，毒素 分子已经作用于纲胞膜。至于如何最终使细胞膜穿孔以及孔的特征，现税是 众说纷纭，显然遴器要进一步硬究。但弯一点大豢公认黪是：与受体结合菇， 活性毒素的部分缩构在受体的某种帮助下插入到绷胞膜中，并导皴穿孔。由 予昆虫中疑表皮缨腿是一层具有精密离予淫控功娆戆单滕细腿膜，因两镁鹰 一个细胞孔的出现将会对整个渗透体系带来影响，直接影响到中肠的正常功 能，最后萼 起细鼹裂解和昆虫死亡。 近来研究表明，棉铃虫幼虫取食转b t 基因棉后，中肠处于中毒痉挛状 态，桂状纲胞徽绒毛萎缭、被破坏，题壁缨胞质内缨胞爨减少，赣券甥鼷整 耗成空胞( 束春娥等，1 9 9 6 ) 2 9 1 。梁革梅等( 2 0 0 1 ) 用透射电镜研究了棉铃 虫取食含转b t 基因檬拣峙的饲料后中肠缀织毂瘸理变化：随羞取食时阅蠼 加，中肠组织变化越来越明显，取食7 天厢，微绒毛脱落，质膜界限不清晰， 线粒体和波质网减少，线牧体内蟥不清暾睇”。 l 。1 2 转8 t 基因摘花的杀虫效果与经济效益 美国臼9 0 年代初成功地获得了高抗斑性的转b t 基因棉花以后，经过5 年的系统室内及嘲间抗虫性鉴定秘评价( b e n e d i c t e ta 1 ，t 9 9 3 ，1 9 9 6 ；h a l c o m b e t a ，1 9 9 6 ) 盼5 t 嘲，明确了b t 基因稳定她植入棉花的染色体后。能使植株 产生b t 杀虫蛋白，_ 并分枣在檀橡鲍茎、时、铃及根部，能有效地控制美渊 棉铃虫( h e l i c o v e r p az e a ) 、烟芽夜娥( h e t i o t h i sv i r e s c e n s ) 等多种鳞翅日害虫的 危害。对予低龄幼虫的防派效果较好，对于大龄幼虫的系虫效果较低，假能 够显著抑制幼虫体重韵增长，降低其化蛹帛和羽仡率，从丽达到抗斑目的( 赵 奎军等，1 9 9 8 ) f 棚， h a r d e e 和b r y a n ( 1 9 9 7 ) 释7 慵两年多的时闯，眈较了b t 棉和无蜜艨的 转勘基因棉花对非目标昆威的生态娥成 非b f 棉，两类棉花在美洲棉铃虫_ 栅烟芽夜娥的数鬣、单株座果数、结蕾零 等方蕊无明最差异，其中投槔上的槐铃虫、烟专虫和粉纹夜蛾数纛以及受 害蕾率显蓍少于其它品种甜菜夜蛾为常规棉的7 5 ，但在b t 棉7 5 7 和 c o k e r 3 1 2 战暴上，粕于减少或根本不施药防治美洲檬铃虫和烟芽夜娥，1 9 9 5 年暗色盲蝽( l y g u sl i n e o l a r i s ) 数慧增加，疯棉率( c r a z yc o t t o n ) 显著太予 其它棉花盛种。据估计，农美国自1 9 9 6 年摧广应用b t 棉艨。困减少鳞翅鼹 害擞的防治每年减少农药制荆约1 0 0 万加仑( e p k1 9 9 9 ) 褂1 。如聚能够完 全鸷代农药，仅在美国就会困减少农药用羹及减少棉花损失丽每年增加收髓 3 1 2 亿美嚣。即使保守估计，如果不包括b l 棉种予费用，将增收2 5 8 亿荑 元。因而，美国m o n s a n t o 公司生产的b t 棉n u c o t n ( b o l l g a r d ) 予1 9 9 6 年开 始在菱国、澳大剽援等国裔韭纯种掇，当年就这至i 了美国棉花种植总面积酌 l o 左右，1 9 9 7 年上于 到1 3 ( 张囊红和丰嵘。2 0 0 0 ) f 3 ”。该公司生产的b t “谦铃”棉于1 9 9 6 年进入中国试验，1 9 9 7 簪在河魏省被审定为“新编3 3 b ”， 并以河北省为中心向全国辐射。在夔国，尽管1 9 9 5 年在棉芯上的杀虫剂拢 费怒历史上最高鹃一年，谗由于烟芽夜蛾瀚梳药毪，导致了阿拉巴马斓棉猩 几乎绝产，因而该她区于1 9 9 6 年猩7 7 的棉田种檬了b t 椭b o l l g a r d 品系， 并确应采取了9 6 ：4 庇护掰对策，结果灏年藕筏上杀虫捐露萋洚低至掰 史最低水平，叶面喷旌杀虫剂面积不到2 0 ，而且仅在l o 的b t 棉上喷谶 了一次农药，全矧平均棉产量这到了历史上第二大丰收年，绝大多数农民都 从种植b t 棉中获得了收益( s m i t h e t a l ，1 9 9 7 ) 1 1 2 5 。在密鳃西比州和南卡采 纳娴分割种植了4 2 帮1 4 的b l 编，一般可减少7 0 s o 豹农药溺量。融 棉的主要目标害虫荧洲棉铃虫、烟芽夜蛾羊棉红铃虫( p e c t i n o p h o r a g o s s y p i e u a ) 所导致韵襦铃受害率仪为常兢棉田静一睾或稳经豹承平。毽i 搿 认为与利用菊酯类农药相比，完全可以用予防治这些害虫而且种植b t 棉 院箕它稿花品种狡益更大( g i b s o n e ta 1 ，1 9 9 7 ) 1 7 8 1 , 毽在一些耩铃斑发生较 重的地区，虚及时掌握害虫的发生情况，一且达到舫治指标，应及时采用药 翔滋行蒴治。在这种情嚣下，在骞t 穗上喷德杀虫裁可获褥更高豹产量莘叠经 济效益。即使种植b t 棉与j b t 棉的产量光明显差异，但由于节省了太量的 农药费孺，氇可| | 冀傻经济效益鞠显蹭热( r e j e s u s e ta l ，1 9 9 7 ) # 删。 山东农业大学硕士论文 转基因抗虫棉在田间抗虫效果测定和大田生产示范表明各类转基因抗 虫棉一般每年可减少治虫9 - 1 3 次，节约用药6 0 8 0 减少防治用工6 0 8 0 个h m 2 而并不影响棉花产量( 张宝红和丰嵘2 0 0 0 ) 】。据夏敬源( 1 9 9 6 ) 统计，中国农业科学院棉花所培育的转基因抗虫棉在1 9 9 4 年和1 9 9 5 年累积 试种3 2 万h m 2 平均挽回皮棉损失7 1 1 0 k g h m 2 ，总计直接经济效益0 8 亿1 1 亿元人民币【3 3 t 。m o n s a n t o 公司收集了美国植棉带1 9 9 5 年、1 9 9 6 年和 1 9 9 7 年连续3 年种植b t 棉和非b t 棉的经济效益比较结果，表明在美国种植 转基因抗虫棉均可获得较大的经济效益，在东南檀棉带1 9 9 5 1 9 9 7 年3 年平 均增加收入1 3 5 美元，h m 2 ；1 9 9 5 年在密西西比州种植转基因抗虫棉的收入比 种植常规棉增加2 0 4 美元b a n 2 ( 张宝红和丰蝾，2 0 0 0 ) d 9 1 。 由此可见，推广使用转基因抗虫棉的经济效益十分可观。除此之外，由 于种植转基因抗虫棉的化学防治次数大大减少，不仅减轻了棉农的劳动强 度，降低了人畜中毒事故，减少了环境污染，而且还有效的保护了自然天敌， 促进了棉田乃至整个农业生态体系的良性循环。 1 1 3 转b t 基因棉花可能出现的