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崛起的植物基因工程技术为植物抗虫、抗病、高产育种开辟了新的途径。为了增强对靶标害虫的毒性以及延缓害虫产生抗性的速度,多种抗虫基因和新型基因也被尝试着应用在棉花上,其中转双价基因和融合基因的应用就是一个重要的事例。然而自转基因技术问世以来,转基因作物对生态环境的安全性问题一直倍受关注,因此在大规模的种植和商业化应用前,转基因作物的环境安全性评价是一个必须的重要环节。 转基因作物对环境的安全性评价主要包括转基因作物对生态系统中物种多样性及群落结构稳定性的影响、非靶标生物生存与种群动态的影响等。本文利用新的转Cry1Ac/1Ab融合基因棉花A26-5为研究材料,开展了其对棉田节肢动物群落的影响、对靶标和非靶标害虫的抗性和生长发育的影响以及对天敌生物异色瓢虫的生长发育和捕食功能的影响。本文的研究结果可以为新的转Cry1Ac/1Ab基因棉花A26-5的安全性评价提供依据。 1.转Cry1Ac/1Ab基因棉花A26-5对棉田节肢动物群落的影响 为评估新的转融合基因Cry1Ac/1Ab棉花A26-5的环境安全性,本研究调查了转Cry1Ac/1Ab基因棉花及其受体品种J14棉田节肢动物群落结构与组成、棉田主要害虫和天敌的发生时间动态变化,并对节肢动物群落主要特征参数进行了系统分析。结果表明:转基因棉田节肢动物种群总量上与亲本常规棉田无显著差异,但在一些害虫发生高峰期时存在显著差异,如转基因棉田棉蚜(无翅)在6月初百株虫口发生量较常规棉田百株虫口发生量多43.75%;从棉花整个生长期来看,与常规棉相比较,转基因棉田非靶标害虫在百株棉花虫口数上和发生动态上无显著差异;转基因棉田草间小黑蛛、小花蝽和龟纹瓢虫在整个棉花生长期发生动态与趋势均无显著差异。转Cry1Ac/1Ab基因棉花棉田节肢动物群落多样性、丰富度和优势度方面与亲本常规棉J14棉田相比较无明显的差异。仅在2016年6月13日调查的数据经分析后,转基因棉田群落多样性、丰富度和优势度均与常规亲本棉田有显著差异,转基因棉田节肢动物群落表现出的短期差异可能是受不良天气影响也可能有一定的人为操作误差。 2.转Cry1Ac/1Ab基因棉花A26-5对棉铃虫的控制效果及对甜菜夜蛾、斜纹夜蛾生长发育的影响 本研究以转Cry1Ac/1Ab基因棉花A26-5及其亲本常规棉为实验材料,利用棉花倒三叶饲喂棉铃虫初孵幼虫,测定了转Cry1Ac/1Ab基因棉对棉铃虫的抗虫性;并且通过叶片饲喂测定了转Cry1Ac/1Ab基因棉对甜菜夜蛾和斜纹夜蛾生长发育的影响,包括不同龄期害虫幼虫的存活率、幼虫营养指标及幼虫中肠酶活性的变化。转Cry1Ac/1Ab基因棉对第二代棉铃虫幼虫校正死亡率达91.33%,对棉铃虫具有高抗性,但对甜菜夜蛾和斜纹夜蛾抗性程度较低,幼虫校正死亡率分别为15.33%和13.33%。甜菜夜蛾和斜纹夜蛾各龄期幼虫取食转基因棉叶片后,其存活率与取食常规棉相比无显著差异,但取食转基因棉花叶片对其体内酸性磷酸酶、过氧化物酶、碱性磷酸酶、还原性谷胱甘肽转移酶有一定的影响,其中甜菜夜蛾过氧化物酶活性为0.0231U/毫克蛋白显著低于常规棉饲喂的0.0486U/毫克蛋白,斜纹夜蛾酸性磷酸酶活性为0.1455U/毫克蛋白高于用常规棉饲喂的0.1014U/毫克蛋白,但甜菜夜蛾和斜纹夜蛾其他酶活性与取食常规棉花叶片后之间均无显著差异。 3.转Cry1Ac/1Ab基因棉花A26-5对异色瓢虫生长发育及其捕食功能的影响 为评估转Cry1Ac/1Ab基因棉花A26-5对棉田常见天敌生物生长发育及其捕食功能的影响,基于棉花——棉铃虫——异色瓢虫的三级营养传递,以转Cry1Ac/1Ab基因棉与其亲本常规棉的对照,比较了转基因棉花对异色瓢虫生长发育历期及其体重的影响,同时还研究了转基因棉花对异色瓢虫不同龄期幼虫捕食功能的影响。实验结果表明,与常规亲本棉相比,取食转基因棉花叶片饲喂的初孵棉铃虫的异色瓢虫幼虫从1龄发育至化蛹时间延长0.77天;取食饲喂转基因棉花叶片的初孵棉铃虫的各龄期异色瓢虫幼虫,除1龄幼虫体重增加0.0773毫克外,其余龄期幼虫体重均有所下降,但差异均不显著;各龄期异色瓢虫幼虫对不同棉花饲喂初孵棉铃虫捕食功能反应均符合HollingⅡ圆盘方程,饲喂取食转Cry1Ac/1Ab基因棉花棉铃虫对异色瓢虫捕食功能无显著差异。