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转基因作物对非靶标生物的影响是转基因作物环境安全性评价的重要内容。龟纹瓢虫是棉田的优势捕食性天敌,不仅捕食棉田中多种害虫,还取食棉花花粉,是评价转基因棉花环境安全的重要指示性非靶标昆虫。本研究运用高通量测序技术,系统研究了Bt蛋白对龟纹瓢虫解毒、消化基因的表达量和对共生微生物组成和结构的影响。本研究旨在明确Bt蛋白对龟纹瓢虫的安全性,为我国转基因生物安全评价和安全管理提供技术支撑和依据。本研究获得以下主要研究结果。1、选择未取食蚜虫的龟纹瓢虫初孵幼虫,分别用含有500μg/ml Cry1Ac、Cry2Ab、Cry1Ac+Cry2Ab蛋白的2mol/L蔗糖水处理1龄期龟纹瓢虫48h,以蔗糖水处理为对照,利用高通量测序技术检测龟纹瓢虫体内解毒和消化相关基因的表达量变化。结果表明,高浓度Bt蛋白对龟纹瓢虫1龄幼虫体内解毒基因CarE、P450、GST、CCE和消化基因APN、CP、TPs的表达量没有显著影响。2、选择未取食蚜虫的龟纹瓢虫初孵幼虫,分别用含有500μg/ml Cry1Ac、Cry2Ab、Cry1Ac+Cry2Ab蛋白的2mol/L蔗糖水处理1龄期龟纹瓢虫48h,以蔗糖水处理为对照,利用Illumina Hiseq平台的高通量测序技术检测龟纹瓢虫体内共生菌的结构和组成。结果表明,葡萄球菌属Staphylococcus、肉杆菌属Carnobacterium、双歧杆菌属Bifidobacterium、芽孢杆菌属Bacillus、布赫纳氏菌Buchnera为优势菌属。葡萄球菌属Staphylococcus在取食过Cry2Ab和Cry1Ac蛋白的龟纹瓢虫体内丰度增大。Cry1Ac+Cry2Ab处理的龟纹瓢虫体内肉杆菌属、双歧杆菌属丰度相对增大。但整体上优势共生菌的结构和组成无明显差异。3、选择取食蚜虫的龟纹瓢虫初孵幼虫,分别用Cry2Ab蛋白含量为0、100μg/ml、300μg/ml、500μg/ml、800μg/ml、1000μg/ml的2mol/L蔗糖水和豌豆蚜隔天饲养至四龄末期。以单一取食蚜虫的龟纹瓢虫为对照组。称量4龄龟纹瓢虫幼虫的虫重,调查单对龟纹瓢虫三天的产卵量。结果表明,Cry2Ab蛋白对龟纹瓢虫的虫重和产卵量没有显著影响。高通量检测龟纹瓢虫体内优势共生菌的组成和多样性。主要的菌门是厚壁菌门(Firmicutes),丰度都高达80%以上。葡萄球菌属(Staphylococcus)的丰度分别为83.68%、96.39%、95.36%、83.72%、93.72%、98.45%、84.80%,为龟纹瓢虫的优势菌属。结果表明:Bt蛋白不影响龟纹瓢虫的优势共生菌;不同浓度的Bt蛋白优势共生菌一致;Bt蛋白对龟纹瓢虫的体重和产卵量没有显著影响。4、选择取食蚜虫的龟纹瓢虫初孵幼虫,用0(T)、500μg/ml(BL)Cry2Ab蛋白的2mol/L蔗糖水和豌豆蚜分别间隔喂养至幼虫的4个不同龄期(1d/1d=蚜虫/Bt)。只取食蚜虫的不同龄期龟纹瓢虫幼虫为对照组YC。酶联免疫试验(ELISA)结果表明Bt蛋白在蔗糖水中稳定存在。高通量检测各龄期龟纹瓢虫体内共生菌的组成和结构。葡萄球菌属(Staphylococcus)为龟纹瓢虫幼虫4个龄期的优势菌属,是常住菌属。T组中,葡萄球菌属在4个龄期的丰度分别为94.11%、75.27%、94.09%、93.71%;BL组中,葡萄球菌属在4个龄期的丰度分别为78.02%、96.75%、83.38%、71.74%;YC组中,葡萄球菌属在4个龄期的丰度分别为16.14%、83.04%、80.04%、84.80%。结果表明:龟纹瓢虫体内存在Cry2Ab蛋白;龟纹瓢虫幼虫整个发育历期,优势共生菌相同。