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轉基因抗蟲棉對棉紅鈴蟲發生與爲害的影響

来源:编辑部 | 编辑:棉花所 | 发布时间:2016-11-30 | 栏目:棉花科學 | 点击:1828

引用:明坤,楊兆光,喬豔豔,等. 轉基因抗蟲棉對棉紅鈴蟲發生與爲害的影響[J]. 棉花科學,2016386):34-38.

Cite: Ming Kun, Yang Zhaoguang, Qiao Yanyan, et al. Effect of Transgenic Insect Resistant Cotton on the Occurrence and Damage of Pink Bollworm in Poyang Lake Cotton Region[J]. Cotton Sciences, 2016, 38 (6) : 34-38.

 

轉基因抗蟲棉對棉紅鈴蟲發生與爲害的影響*

明坤1,楊兆光2,喬豔豔2,楊磊2,崔金傑3,雒珺瑜3,李捷2

1.沈陽軍區直屬農副業基地管理局,黑龍江 哈爾濱 1500302.极速11选5,江西 九江 3321053.中國農業科學院棉花研究所,河南 安陽 455000

 

摘要:爲了探明轉基因抗蟲棉種植後棉紅鈴蟲的發生變化,爲該類棉田棉紅鈴蟲的防治提供風險評估。20102015年于棉紅鈴蟲二代、三代發生期對轉基因抗蟲棉進行青鈴剝查,調查棉鈴受棉紅鈴蟲的爲害情況,結果顯示:隨著轉基因抗蟲棉品種種植年限的增加,棉紅鈴蟲對轉基因抗蟲棉的耐受性增強,爲害棉花的各項指標加重,棉紅鈴蟲發生與爲害有加重的趨勢,且三代的發生量及危害程度明顯高于二代

關鍵詞:轉基因抗蟲棉;棉紅鈴蟲;爲害;影響

中圖分類號: S435.622.3  文獻標識碼: A 文章編號2095-3143201606-0034-05

DOI10.3969/j.issn.2095-3143.2016.06.007

 

Effect of Transgenic Insect Resistant Cotton on the Occurrence and Damage of Pink Bollworm in Poyang Lake Cotton Region

Ming Kun1, Yang Zhaoguang2, Qiao Yanyan2,

Yang Lei2, Cui Jinjie3, Luo Junyu3, Li Jie2

(1.Administration Bureau of Agricultural Sidelines Base Directly under the Shenyang Military Command, Heilongjiang Haerbing 150030, China; 2.Cotton Research Institute of Jiangxi Province, Jiangxi Jiujiang 332105, China2.Institute of Cotton Research of CAAS, Henan Anyang 455000, China)

 

Abstract: In order to explore the changes of pink bollworm occurrence after the transgenic Bt cotton planting and provide a risk assessment for the prevention and control of cotton pink bollworm in this kind cotton field, the damage situation of pink bollworm was studied by cutting immature bolls in the maximum occurrence of the second and the third generation of pink bollworm during the year 2010 to 2015. The results showed that the tolerance of pink bollworm to Bt genes increased,with the extension of Bt cotton planting, the injury index and trend of damage were aggravated. Meantime, the occurrence quantity and injury of the third generation was significantly higher than the second generation.

Key words: Bt Cotton; Pink bollworm; Damage; Effect

 

引言

     紅鈴蟲Pectinophora gossypiella(Saunders)在國內除新疆外各産棉區均有分布,在國外各大洲均有發生,是一種世界性的重要棉花害蟲[1]。主要以幼蟲爲害棉花的蕾、花、鈴,形成落蕾、落鈴或者爛鈴,從而使棉花産量降低、棉籽破碎和纖維品質下降[2]。轉基因抗蟲棉(統稱Bt棉)所轉Bt基因的靶标害虫为棉铃虫和棉紅鈴蟲,2000Bt棉被引入长江流域棉区,并对棉铃虫簣Dt鈴蟲等表现出了极好的控制作用[3-5]2014年,長江流域棉區和黃河流域棉區t棉花種植比率接近100[6]長期處于轉基因作物的高壓選擇下,靶標害蟲潛在的抗性問題受到人們越來越廣泛的重視。一旦靶標害蟲對Bt棉花産生了抗性,將導致Bt棉花失去其利用價值[7]。隨着轉基因抗虫棉大面积推广和种植年限的增加,近年来棉紅鈴蟲的抗性频率有所上升,为轉基因抗虫棉的推广应用带来防治风险[8-10]。因此,作者于2010~2015年在江西九江地区第二代、第三代棉紅鈴蟲高发期采取青铃剥查的方法,调查轉基因抗虫棉田棉紅鈴蟲的发生与危害指标数据,从青铃剥查角度分析轉基因抗虫棉长期大面积推广应用以来棉紅鈴蟲灾变发生情况,为轉基因抗虫棉防治紅鈴蟲方面的风险评估提供数据参考。

材料與方法

1.1  材料

    試驗材料爲极速11选5試驗基地112號試驗田種植的所有轉基因抗蟲棉品種,均爲正常施藥防治的棉田。

1.2  試驗方法

20102015年每年的89月份棉紅鈴蟲二代、三代发生高峰期(一般二代棉紅鈴蟲高发期为8月中下旬,三代棉紅鈴蟲高发期为9月中下旬),于112號試驗田中,每塊田隨機摘取89個尚未吐絮的棉鈴(青鈴)。爲保證調查數據的具有代表性、准確性、普遍性和適用性,摘取青鈴時選取盡量多的棉花品種,共摘取100个青铃。然后于實驗室用刀具对青铃进行切割剥离,统计青鈴被害率、僵瓣率、百铃侵入孔、百铃虫道数、百铃虫瘤数、百铃活虫数及百铃羽化孔等各项指标。

 

       
   
 

 

 

 

 

 

 

 

       
   
 

 

 

 

 

 

 

 

 


1   20102015年二三代棉紅鈴蟲为害情况比较

結果與分析

2.1 二代發生情況

从圖1可以看出,2010年青鈴被害率略高于2011年,與2012年持平,自2011年開始呈逐年上升的趨勢,2014年達到最高值,爲46%2011年和2012年的僵瓣率較2010年雖略有降低,但20132015年又有較大幅度增加,且2014年僵瓣率達10.48%,對棉花青鈴的爲害加重;2010年與2012年的百鈴侵入孔基本持平,均在10孔以下,2011年剝查未見侵入孔,自2013年開始,百鈴侵入孔接近20個,較前3年有大幅上升;2010年和2011年百鈴蟲瘤數不多于10個,20122015年爲1436個,为2010年的2.36.0倍、2011年的1.43.6倍;2010年百鈴蟲道數爲6個,2011年和2012年剝查未見蟲道數,2014年爲2個,2013年和2015年分別爲22個和16個;2010年、2013年和2015年剥查分别发现二代棉紅鈴蟲幼虫625條及百鈴羽化孔4127孔,其他年份未見幼蟲和羽化孔。

2.2  三代發生情況

    从圖1可以看出,2010年青鈴被害率爲32%,隨後幾年穩步上升,20132015年穩定在80%左右;20102012年由棉紅鈴蟲引起的僵瓣率处于较低水平,之后僵瓣率上升,2013年最高,達26.5%2014年雖有降低,但仍處在一個較高的爲害水平;20102011年棉紅鈴蟲百铃侵入孔处于较低水平,隨后几年急速增加,2014年上升至280個,20122015年爲害逐步加重,维持在200個左右的高水平爲害狀態;20102012年百鈴蟲道數極少,2013年達近6年來的極大值120個,20142015年雖有回落,但發生數仍較高,爲害較重;20102015年百鈴蟲瘤數穩步上升,由26個逐年上升穩定在180個左右;20132015年三代棉紅鈴蟲剥查百铃分别发现幼虫886頭,20102012年未發現;2013年和2015年百鈴羽化孔分別有84個,其他年份未发现。

2.3 棉紅鈴蟲为害Bt棉種植年限的增加而加重

从圖1中的青鈴被害率、僵瓣率、百鈴侵入孔和百鈴蟲瘤數指標還可以看出,近6年来二代、三代棉紅鈴蟲的发生与为害趋势基本一致,隨着调查年限(或种植年限)的推移呈逐年加重的趋势,且二代加重更明显;均表现为20102012年爲害较轻,20132015年爲中等偏重程度发生,2013年後,除僵瓣率波動稍大外,其他指標無論是對棉鈴的危害程度,還是蟲口發生量都遠遠高于20102012年同期水平。2014年二代紅鈴蟲的百铃虫道数和三代紅鈴蟲的僵瓣率有较大波动,二代紅鈴蟲的百铃虫瘤数表现为波动上升,二代、三代紅鈴蟲的百铃虫瘤数以及三代紅鈴蟲的百铃侵入孔以2012年爲节点,相较上一年呈倍数级爆发,三代紅鈴蟲的僵瓣率以2011年呈倍數級增加,其余指標基本以2013年爲节点呈倍数级上升,并持续几年维持在高水平发生。其中20132015年二代、三代紅鈴蟲的各项指标的平均值分别是20102012年同期平均值的1.56.7倍和1.747.8倍。

 

1                    6年棉紅鈴蟲危害程度情况表

時段

年份

青鈴被害率(%)

僵瓣率(%)

二代

三代

二代

三代

 

前段

2010

18

32

4.69

3.7

2011

10

60

1.35

1.8

2012

17

54

0.91

6.6

平均

15

48.7

2.32

4.0

 

後段

2013

36

88

7.34

26.5

2014

46

82

10.48

8.1

2015

39

79

9.69

15.4

平均

40.33

83.0

9.17

16.7

後段为前段的倍数

2.7

1.7

3.96

4.1

 

從表1的危害程度密切相关的青鈴被害率与僵瓣率两指标来看,也表明隨着调查年限(或种植年限)的推移呈逐年加重的趋势,若6個調查年份以前後各3年分为两段,则二代、三代的青鈴被害率平均值後段(20132015年)分別是前段(20102012年)的2.7倍和1.7倍,二代、三代的僵瓣率平均值後段分别是前段的3.96倍和4.1倍,危害程度呈倍數級增長。

2.4三代棉紅鈴蟲发生量及危害程度明显高于二代

从圖1中还可以明显看出,棉紅鈴蟲的发生与为害的青鈴被害率、僵瓣率、百铃侵入孔和百铃虫瘤数四指标三代依次是同年二代紅鈴蟲的1.86.0倍、0.87.0倍、4.570.4倍、2.612.8倍,平均2.72.614.17.2倍。分析其原因:一是大多數Bt棉殺蟲蛋白在棉花花鈴期的表達量降低有關[11-14]Bt毒蛋白不足以将大量的紅鈴蟲杀死;二是隨着Bt棉的大面积种植及种植年限的延长,棉紅鈴蟲对Bt棉的抗性增强,致使二代棉紅鈴蟲在棉田留存的基数增加,导致三代棉紅鈴蟲大量加重发生;三是隨着轉基因抗虫棉的种植,棉农对棉田鳞翅目害虫疏于防治,用药量明显减少,加上花铃期Bt表达量下降,进一步导致三代棉紅鈴蟲大量发生。

結論與討論

三代棉紅鈴蟲的发生为害时期是棉花产量形成的关键时期,此时如果对棉紅鈴蟲防治不及时,则会对棉花产量及纤维品质带来较大损失,因此不能因为种植抗虫棉而放松对棉紅鈴蟲的防治,应重视花铃期紅鈴蟲的防治,同时需要加强对棉紅鈴蟲的风险管控,以免为来年紅鈴蟲的爆发带来防治风险,隨着棉紅鈴蟲对Bt棉耐受性水平的提高,今后应加大对棉紅鈴蟲的实时监控,增强紅鈴蟲发生为害预测预报力度,结合化学防治、生物防治及相应的农事操作,加强棉紅鈴蟲的管控风险评估。

紅鈴蟲发生为害加重趋势明显,从侧面反映出紅鈴蟲对Bt棉的耐受性提升。Bruce E. Tabashnik,等人[9]研究了20052010年在棉田中捕获的棉紅鈴蟲对Bt制劑的半致死劑量的變化,結果發現20082010Bt制剂对棉紅鈴蟲的半致死剂量是20052007年的2倍。近年来大面积种植轉基因抗虫棉,棉田针对棉铃虫、棉紅鈴蟲等鳞翅目害虫防治用药次数减少,药量减少,用药防治效果变差,棉紅鈴蟲对Bt棉毒性的耐受性增強[8-10]Bt棉的靶標害蟲棉鈴蟲的寄主植物較多,棉田周邊兼作其他作物,爲棉鈴蟲提供了相對安全的自然庇護所[15]。在較長一段時間內保護棉鈴蟲群體對Bt基因的敏感性,一定程度上維持了Bt棉对棉铃虫的抗性选择,而棉紅鈴蟲的主要寄主爲棉花等錦葵科棉屬植物以及洋綠豆、黃麻、亞麻、紅麻等[16]寄主作物相對單一[9,17-18]。因为紅鈴蟲幼虫以棉铃为食物,运动性差、成虫扩散能力弱等,不像Bt棉其他靶标害虫(例如棉铃虫)食性广,紅鈴蟲不能轉移到其他作物上,兼作的其他作物不能为其提供庇护所,Bt棉的持續選擇壓或者進行藥物防治時,長時間繼續停留在Bt棉上进行为害,导致轉基因抗虫棉田中敏感性个体大量死亡,个别抗性较强的棉紅鈴蟲生存下来。隨着轉基因Bt棉种植年限的增加,其适应性逐渐增强,抗性群体逐年增大,抗性增强。棉紅鈴蟲的生存为害习性一定程度上加速了紅鈴蟲对Bt棉抗性的發生。通過20102015年連續6年青铃剥查结果分析发现,近年来紅鈴蟲发生为害程度波动上升或直线上升,发生为害加重趋势明显,进一步表明隨着轉基因抗虫棉的大面积种植及种植年限的延长,在鄱阳湖棉区棉紅鈴蟲对Bt棉抗性的增强,增大了棉紅鈴蟲的防治风险。

 

參考文獻

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收稿日期:2016-10-20

基金項目:轉基因生物新品种培育重大专项2016ZX08011-002

通訊作者:楊兆光1983-),男,助理研究員,碩士,主要從事棉花育種與植保工作。E-mial:zhaoguangyang@126.com


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