转Bt基因抗虫水稻对褐飞虱主要天敌的潜在风险评价

发布时间：2017-05-20 16:15

  本文关键词：转Bt基因抗虫水稻对褐飞虱主要天敌的潜在风险评价，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水稻是世界上最主要的粮食作物之一,每年因为害虫危害造成严重的产量损失。利用基因工程技术(Gene engineering technology,GET)培育的转基因抗虫水稻很好地控制了鳞翅目害虫对水稻的危害。然而,转基因抗虫水稻的环境安全性也引起了大众及科学工作者的热切关注。因此,任何一个新培育的转基因抗虫水稻在商业化种植之前,必须进行严格、系统、科学的环境安全性评价。转基因抗虫水稻对非靶标植食者昆虫天敌的影响是转基因作物环境安全性评价中至关重要的部分。T1C-19和T2A-1是2种新培育的转Bt基因抗虫水稻,分别表达cry1C基因和cry2A基因,由玉米泛素启动子驱动,对水稻鳞翅目害虫抗性良好。本论文拟从基于水稻-褐飞虱-天敌三级营养传递、高剂量Bt蛋白暴露、田间种群动态等方面评价这2种转Bt基因抗虫水稻材料对褐飞虱捕食性天敌黑肩绿盲蝽、草间钻头蛛以及转cry2A基因水稻对褐飞虱寄生性天敌稻虱缨小蜂的生态安全性。结果如下:1转Bt基因抗虫水稻对捕食性天敌黑肩绿盲蝽的潜在风险评价褐飞虱(Nilaparvata lugens)是转Bt基因稻田主要的非靶标刺吸式害虫,黑肩绿盲蝽(Cyrtorhinus lividipennis)是稻飞虱卵及低龄若虫主要的捕食性天敌。由于黑肩绿盲蝽可能通过褐飞虱暴露于Bt蛋白,因此评价转cry1C、cry2A基因水稻对该捕食性天敌的安全性是非常必要的。在本研究中,通过3个实验分别对转cry1C、cry2A基因水稻对黑肩绿盲蝽的生态安全性进行了系统的评价:(1)直接取食实验:将10倍于真实田间暴露量的Cry1C、Cry2A蛋白添加到人工饲料中直接饲喂黑肩绿盲蝽;(2)三级营养实验:Cry1C、Cry2A蛋白通过猎物褐飞虱卵或若虫间接传递给黑肩绿盲蝽;(3)田间实验:通过吸虫器法取样研究转cry1C、cry2A基因水稻对黑肩绿盲蝽田间种群的影响。直接取食高剂量Bt蛋白以及由猎物介导传递的Bt蛋白对黑肩绿盲蝽的发育历期、存活率、雌性率以及体重均无显著影响。2种转Bt基因水稻田与非转基因水稻田中,黑肩绿盲蝽的种群密度与种群动态也没有显著性差异。可见,转cry1C、cry2A基因水稻对黑肩绿盲蝽没有显著影响。2转Bt基因抗虫水稻对捕食性天敌草间钻头蛛的潜在风险评价草间钻头蛛(Hylyphantes graminicola)是稻田一种广谱性捕食者,Bt蛋白可能通过其对水稻植食性昆虫的捕食而传递至体内。基于水稻-褐飞虱-草间钻头蛛三级营养关系,以转Bt基因水稻(T1C-19或T2A-1)和非转基因对照水稻饲养的褐飞虱作为猎物饲养草间钻头蛛,两种猎物饲养的草间钻头蛛存活率、发育历期、体重以及生殖力均无显著性差异。同样,转Bt基因水稻处理与非转基因对照水稻处理的草间钻头蛛,其捕食功能也没有显著性差异。当草间钻头蛛以2种转Bt基因水稻饲养的褐飞虱为食物时,并未发现Cry1C或Cry2A蛋白在蜘蛛体内有累积现象。3年的田间调查数据表明,2种转Bt基因水稻田与非转基因水稻田中,草间钻头蛛的种群密度与种群动态均无显著性差异。因此,转cry1C,cry2A基因水稻对草间钻头蛛发育与生殖相关的重要生命表参数以及种群动态没有影响。3转Bt基因抗虫水稻对寄生性天敌稻虱缨小蜂的潜在风险评价稻虱缨小蜂(Anagrus nilaparvatae)是褐飞虱卵寄生性天敌的优势类群。在本研究中,用T2A-1饲养的褐飞虱卵作为寄主,连续饲养稻虱缨小蜂7个世代,评价转cry2A基因水稻对该寄生蜂的影响。当稻虱缨小蜂分别以转Bt基因水稻或非转基因对照水稻饲养的褐飞虱卵为寄主时,在所观察的7个世代间,其存活率、发育历期、寿命、雌性率以及生殖力均无显著性差异。此外,直接取食高剂量的Cry2A蛋白对稻虱缨小蜂成虫的存活率和生殖力没有显著影响。在转Bt基因水稻饲养的褐飞虱卵内或以该卵作为寄主的稻虱缨小蜂成虫体内未检测到Cry2A蛋白。综上所述,稻虱缨小蜂对Cry2A蛋白不敏感,并且转cry2A基因水稻对该寄生蜂发育与生殖相关的重要生命表参数没有显著影响。
【关键词】：转Bt基因水稻 环境风险评价 非靶标生物 ELISA 黑肩绿盲蝽 草间钻头蛛 稻虱缨小蜂
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S435.112.3;S476
【目录】：

• 摘要9-11
• Abstract11-14
• 第一章 前言14-36
• 1.1 转Bt基因抗虫水稻的由来及发展14-17
• 1.2 转Bt基因抗虫水稻对非靶标生物的生态安全性研究进展17-32
• 1.2.1 评价原理及方法18
• 1.2.2 评价体系及程序18-21
• 1.2.3 非靶标供试生物的选择21-22
• 1.2.4 转Bt基因抗虫水稻对非靶标害虫的影响22-25
• 1.2.5 转Bt基因抗虫水稻对寄生性天敌的影响25-26
• 1.2.6 转Bt基因抗虫水稻对捕食性天敌的影响26-28
• 1.2.7 转Bt基因抗虫水稻对重要经济昆虫的影响28-29
• 1.2.8 转Bt基因抗虫水稻对土壤生物的影响29-31
• 1.2.9 转Bt基因抗虫水稻对生物多样性的影响31-32
• 1.3 研究背景、目的意义、研究内容及创新点32-35
• 1.3.1 研究背景32-33
• 1.3.2 目的意义33
• 1.3.3 研究内容33-34
• 1.3.4 本研究的创新点34-35
• 1.4 技术路线35-36
• 第二章 转Bt基因抗虫水稻对捕食性天敌黑肩绿盲蝽的潜在风险评价36-64
• 2.1 材料与方法37-45
• 2.1.1 供试水稻37
• 2.1.2 供试昆虫37-38
• 2.1.3 供试化合物38
• 2.1.4 昆虫饲养与实验条件38
• 2.1.5 转Bt基因抗虫水稻通过猎物介导对黑肩绿盲蝽发育相关重要生命表参数的影响38-39
• 2.1.5.1 褐飞虱卵作为猎物38
• 2.1.5.2 褐飞虱若虫作为猎物38-39
• 2.1.6 Bt蛋白在水稻-褐飞虱-黑肩绿盲蝽三级营养间的传递规律39
• 2.1.7 建立Tier-1 体系评价杀虫化合物对黑肩绿盲蝽的毒性影响39-42
• 2.1.7.1 黑肩绿盲蝽人工饲料39-41
• 2.1.7.2 黑肩绿盲蝽人工饲料的适合度41
• 2.1.7.3 PA作为模式化合物的生物测定41
• 2.1.7.4 GNA作为模式化合物的生物测定41-42
• 2.1.8 高剂量Bt蛋白对黑肩绿盲蝽发育相关重要生命表参数的影响42-43
• 2.1.8.1 高剂量Bt蛋白对黑肩绿盲蝽生长发育及存活率的影响42
• 2.1.8.2 购买批次Bt蛋白的生物活性测定42
• 2.1.8.3 人工饲料中Bt蛋白的稳定性及生物活性测定42-43
• 2.1.9 Bt蛋白的ELISA检测43-44
• 2.1.10 转Bt基因抗虫水稻对黑肩绿盲蝽捕食功能反应的影响44
• 2.1.11 转Bt基因抗虫水稻对黑肩绿盲蝽田间种群的影响44-45
• 2.1.11.1 实验设计与田间管理44
• 2.1.11.2 取样与物种鉴定44-45
• 2.1.12 数据分析45
• 2.2 结果45-59
• 2.2.1 转Bt基因抗虫水稻通过猎物介导对黑肩绿盲蝽发育相关重要生命表参数的影响45-49
• 2.2.1.1 褐飞虱卵作为猎物45-47
• 2.2.1.2 褐飞虱若虫作为猎物47-49
• 2.2.2 Bt蛋白在水稻-褐飞虱-黑肩绿盲蝽三级营养间的传递规律49-50
• 2.2.3 建立Tier-1 体系评价杀虫化合物对黑肩绿盲蝽的毒性50-54
• 2.2.3.1 黑肩绿盲蝽人工饲料的适合度50-51
• 2.2.3.2 PA作为模式化合物的生物测定51-53
• 2.2.3.3 GNA作为模式化合物的生物测定53-54
• 2.2.4 高剂量Bt蛋白对黑肩绿盲蝽发育相关重要生命表参数的影响54-56
• 2.2.4.1 高剂量Bt蛋白对黑肩绿盲蝽生长发育及存活率的影响54-56
• 2.2.4.2 人工饲料中Bt蛋白的稳定性及生物活性56
• 2.2.5 转Bt基因抗虫水稻对黑肩绿盲蝽捕食功能反应的影响56-58
• 2.2.6 转Bt基因抗虫水稻对黑肩绿盲蝽田间种群的影响58-59
• 2.3 讨论59-64
• 第三章 转Bt基因抗虫水稻对捕食性天敌草间钻头蛛的潜在风险评价64-78
• 3.1 材料与方法64-67
• 3.1.1 供试水稻64
• 3.1.2 供试节肢动物64-65
• 3.1.3 节肢动物饲养与实验条件65
• 3.1.4 转Bt基因抗虫水稻通过猎物介导对草间钻头蛛发育和生殖相关重要生命表参数的影响65
• 3.1.5 Bt蛋白在水稻-褐飞虱-草间钻头蛛三级营养间的传递规律65
• 3.1.6 Bt蛋白的ELISA检测65-66
• 3.1.7 转Bt基因抗虫水稻对草间钻头蛛捕食功能反应的影响66
• 3.1.8 转Bt基因抗虫水稻对草间钻头蛛田间种群的影响66
• 3.1.9 数据分析66-67
• 3.2 结果67-75
• 3.2.1 转Bt基因抗虫水稻通过猎物介导对草间钻头蛛发育和生殖相关重要生命表参数的影响67-69
• 3.2.2 Bt蛋白在水稻-褐飞虱-草间钻头蛛三级营养间的传递规律69-71
• 3.2.3 转Bt基因抗虫水稻对草间钻头蛛捕食功能反应的影响71-72
• 3.2.4 转Bt基因抗虫水稻对草间钻头蛛田间种群的影响72-75
• 3.3 讨论75-78
• 第四章 转Bt基因抗虫水稻对寄生性天敌稻虱缨小蜂的潜在风险评价78-89
• 4.1 材料与方法78-82
• 4.1.1 供试水稻78
• 4.1.2 供试昆虫78-79
• 4.1.3 昆虫饲养与实验条件79
• 4.1.4 供试化合物79
• 4.1.5 转cry2A基因抗虫水稻通过寄主介导对稻虱缨小蜂发育和生殖相关重要生命表参数的影响79-80
• 4.1.5.1 对生殖力、雌性率和存活率的影响79
• 4.1.5.2 对发育历期和寿命的影响79-80
• 4.1.6 Cry2A蛋白在水稻-褐飞虱-稻虱缨小蜂三级营养间的传递规律80
• 4.1.7 高剂量Cry2A蛋白对稻虱缨小蜂存活率和生殖力的影响80-81
• 4.1.7.1 对存活率的影响80
• 4.1.7.2 对生殖力的影响80-81
• 4.1.7.3 购买批次Cry2A蛋白的生物活性测定81
• 4.1.7.4 10%蜂蜜水中Cry2A蛋白的稳定性及生物活性测定81
• 4.1.8 Cry2A蛋白的ELISA检测81
• 4.1.9 数据分析81-82
• 4.2 结果82-87
• 4.2.1 转cry2A基因抗虫水稻通过寄主介导对稻虱缨小蜂发育和生殖相关重要生命表参数的影响82-85
• 4.2.1.1 对生殖力、雌性率和存活率的影响82-84
• 4.2.1.2 对发育历期和寿命的影响84-85
• 4.2.2 Cry2A蛋白在水稻-褐飞虱-稻虱缨小蜂三级营养间的传递规律85
• 4.2.3 高剂量Cry2A蛋白对稻虱缨小蜂存活率和生殖力的影响85-87
• 4.2.3.1 对存活率和生殖力的影响85-86
• 4.2.3.2 蜂蜜水中Cry2A蛋白的稳定性及生物活性86-87
• 4.3 讨论87-89
• 第五章 总结与展望89-91
• 参考文献91-109
• 附录109-110
• 致谢110-112

【参考文献】

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  本文关键词：转Bt基因抗虫水稻对褐飞虱主要天敌的潜在风险评价，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：382161