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转基因耐除草剂作物的应用是对杂草防除策略乃至作物种植方式的重大改进,它简化了杂草防除体系,通过灭生广谱除草剂的使用,提高除草效率,降低了生产成本,增加了农民的经济收益,在全球范围内得到大面积推广,其中耐草甘膦是世界上使用最广泛的耐除草剂性状。草铵膦由于其杀草谱广,毒性低,对农作物安全,活性高见效快,成为第二大转基因作物耐受除草剂。转基因抗虫棉花在中国的应用非常成功,近年来复合性状转基因棉花在其它主要产棉国广泛种植。中国对耐除草剂作物研究起步较晚。转基因耐除草剂作物还未真正实现商业化种植。本研究参照中国现有耐除草剂大豆和玉米的安全评价标准,开展了对中国自主研发的复合性状转基因抗虫耐草铵膦棉花XJ30的安全性评价,以期为这类复合性状转基因作物的研发、申请生物安全证书和应用提供有效的依据。具体研究结果如下:
1.抗虫耐草铵辟转基因棉花XJ30对除草剂的耐受性
对目标除草剂的耐受性是转基因耐除草剂棉花环境安全评价的重要内容之一。本研究在大田棉花5-6叶期时,用草铵膦和对照除草剂全株喷洒转基因棉花材料XJ30及对照,分别在药后7d、14d、30d观察和拍照记录各处理小区棉花的药害发生情况,记录棉花的药害株率和药害指数。结果表明,转基因棉花材料对靶标除草剂草铵膦有较好的耐受性,推荐剂量使用后棉花生长正常,当使用剂量为推荐剂量的2倍和3倍时有部分植株表现出一定的药害症状,但棉花生长点都正常,对后期棉花生长没有任何影响。同时温室内除草剂药效试验表明XJ30棉花3-4叶期除草剂处理后的药害指数低于10叶期除草剂处理后的药害指数。本研究的转基因棉花材料XJ30对靶标除草剂草铵膦有较好的耐受性,在棉花封行前只需进行施用一次草铵膦,再结合后期的田间管理措施,实现了对棉田的杂草有效管控,省工省力。
2.抗虫耐革铵辟转基因棉花XJ30对棉铃虫的抗虫性
抗虫性状是转基因抗虫耐草铵膦棉花的另一重要性状,本研究按照农业部953号公告分别在棉花苗期、蕾期、铃期进行了XJ30对棉铃虫(Helicoverpa armigera)的抗虫性检测。结果表明,棉铃虫取食XJ30后苗期死亡率70%,蕾期93%,但到了铃期死亡率下降到39%。复合性状转基因棉花XJ30和其他商业化转基因抗虫棉一样,表现出对棉铃虫较好的抗虫性,但抗虫性到了后期有所下降。
3.抗虫耐革铵辟转基因棉花xJ30对棉田节肢动物群落的影响
本研究调查了XJ30及其它对照品种在棉花生育期内棉田节肢动物发生数量的变化动态。并以均匀性指数、多样性指数和优势度指数为参考指标综合评价了新型复合性状转基因棉花XJ30对田间节肢动物群落的影响。结果表明:转基因棉花XJ30与其他对照棉花材料在靶标害虫、非靶标害虫和天敌的组成和发生数量上无差异,说明新材料抗虫耐草铵膦转基因棉花XJ30棉田节肢动物群落结构稳定,对棉田节肢动物的发生无不良影响。
4.抗虫耐草铵辟转基因棉花XJ30的生存竞争能力
作物的生存竞争能力以及杂草化风险也是安全评价指标之一,本研究分别在栽培地和荒地上开展了生存竞争能力试验。以XJ30及其它对照品种为试验材料,分别在棉花蕾铃期、吐絮期调查各品种株高、果枝数和蕾铃数,并最终检测各品种的衣分率。结果发现,转基因棉花XJ30在生育期前期果枝数上多于常规棉花,衣分率也高于常规棉花,在常规栽培管理下,转基因棉花XJ30表现出了一定的竞争优势。同时为研究除草剂处理后对棉花农艺性状的影响,在转基因棉花XJ30施药后的蕾铃期、吐絮期进行了相同内容的调查。发现除草剂处理后棉花前期在果枝数和结铃数上受到轻微抑制,略低于常规棉花,但随着棉花生育期的推进这种抑制作用逐渐消失,对后期棉花产量也无明显影响。荒地栽培试验调查中发现,在荒地上撒播的XJ30长势弱,后期调查棉花株高和结铃情况表明转基因棉花XJ30株高略低于常规棉花,果枝数和蕾铃数一样表现出结铃数很少且品质很差,棉花长势微弱与杂草相比毫无生长优势。
1.抗虫耐草铵辟转基因棉花XJ30对除草剂的耐受性
对目标除草剂的耐受性是转基因耐除草剂棉花环境安全评价的重要内容之一。本研究在大田棉花5-6叶期时,用草铵膦和对照除草剂全株喷洒转基因棉花材料XJ30及对照,分别在药后7d、14d、30d观察和拍照记录各处理小区棉花的药害发生情况,记录棉花的药害株率和药害指数。结果表明,转基因棉花材料对靶标除草剂草铵膦有较好的耐受性,推荐剂量使用后棉花生长正常,当使用剂量为推荐剂量的2倍和3倍时有部分植株表现出一定的药害症状,但棉花生长点都正常,对后期棉花生长没有任何影响。同时温室内除草剂药效试验表明XJ30棉花3-4叶期除草剂处理后的药害指数低于10叶期除草剂处理后的药害指数。本研究的转基因棉花材料XJ30对靶标除草剂草铵膦有较好的耐受性,在棉花封行前只需进行施用一次草铵膦,再结合后期的田间管理措施,实现了对棉田的杂草有效管控,省工省力。
2.抗虫耐革铵辟转基因棉花XJ30对棉铃虫的抗虫性
抗虫性状是转基因抗虫耐草铵膦棉花的另一重要性状,本研究按照农业部953号公告分别在棉花苗期、蕾期、铃期进行了XJ30对棉铃虫(Helicoverpa armigera)的抗虫性检测。结果表明,棉铃虫取食XJ30后苗期死亡率70%,蕾期93%,但到了铃期死亡率下降到39%。复合性状转基因棉花XJ30和其他商业化转基因抗虫棉一样,表现出对棉铃虫较好的抗虫性,但抗虫性到了后期有所下降。
3.抗虫耐革铵辟转基因棉花xJ30对棉田节肢动物群落的影响
本研究调查了XJ30及其它对照品种在棉花生育期内棉田节肢动物发生数量的变化动态。并以均匀性指数、多样性指数和优势度指数为参考指标综合评价了新型复合性状转基因棉花XJ30对田间节肢动物群落的影响。结果表明:转基因棉花XJ30与其他对照棉花材料在靶标害虫、非靶标害虫和天敌的组成和发生数量上无差异,说明新材料抗虫耐草铵膦转基因棉花XJ30棉田节肢动物群落结构稳定,对棉田节肢动物的发生无不良影响。
4.抗虫耐草铵辟转基因棉花XJ30的生存竞争能力
作物的生存竞争能力以及杂草化风险也是安全评价指标之一,本研究分别在栽培地和荒地上开展了生存竞争能力试验。以XJ30及其它对照品种为试验材料,分别在棉花蕾铃期、吐絮期调查各品种株高、果枝数和蕾铃数,并最终检测各品种的衣分率。结果发现,转基因棉花XJ30在生育期前期果枝数上多于常规棉花,衣分率也高于常规棉花,在常规栽培管理下,转基因棉花XJ30表现出了一定的竞争优势。同时为研究除草剂处理后对棉花农艺性状的影响,在转基因棉花XJ30施药后的蕾铃期、吐絮期进行了相同内容的调查。发现除草剂处理后棉花前期在果枝数和结铃数上受到轻微抑制,略低于常规棉花,但随着棉花生育期的推进这种抑制作用逐渐消失,对后期棉花产量也无明显影响。荒地栽培试验调查中发现,在荒地上撒播的XJ30长势弱,后期调查棉花株高和结铃情况表明转基因棉花XJ30株高略低于常规棉花,果枝数和蕾铃数一样表现出结铃数很少且品质很差,棉花长势微弱与杂草相比毫无生长优势。