气候变化下转Bt水稻对三种飞虱种群动态的影响研究

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近年来,水稻因为农业害虫造成的减产重大,转Bt水稻的推广和应用被认为可从根本上减轻其靶标鳞翅目害虫的发生和危害;但相应的也会导致其非靶标害虫(如褐飞虱Nilaparvata lugens(Stal)、白背飞虱Sogatella furcifera(Horvath)及灰飞虱Laodelphax striatellus(Fallen))的危害加重等新问题。有研究表明,转Bt水稻外源Bt基因的导入会改变其代谢生理,从而改变次生代谢产物进而影响到非靶标害虫种群动态的变化。另一方面,由于人类大量使用化石燃料和土地利用的改变使C02浓度在上个世纪增加了近100μ1/L,并且这种趋势在未来还会持续增加。现有研究表明,转Bt水稻毒素表达量在C02升高的条件下会降低。显而易见,转Bt水稻其抗虫性将在C02升高的环境下发生改变,温度升高同样会影响植物的代谢生理,也会对转Bt水稻的抗虫性产生影响,明确这种综合的环境变化反映出的非靶标害虫种群数量的表现必将对全球气候变化背景下转Bt水稻的害虫防治起到指导性作用,进而服务于转Bt水稻的生态可持续利用,目前这方面综合的研究国内外还很少。由此,本文取食转Bt基因抗虫水稻华恢(HH1)及其对照亲本明恢(MH63)的褐飞虱、白背飞虱及灰飞虱种群为研究对象,通过大田试验和开顶式气室(Open-Top Chamber; OTC) CO2控制试验,系统研究了高C02、不同温度环境条件下转Bt水稻的对非靶标害虫种群的影响,以期进一步研讨未来大气CO2浓度升高,全球温度升高环境下转Bt水稻种植对非靶标害虫的种群动态的影响。主要结果如下:1.通过在广西兴安水稻大田试验研究了转Bt基因水稻华恢1号(crylAclcrylAb融合基因型,简称HH1)及其对照亲本明恢63(简称MH63)稻田害虫鳞翅目稻纵卷叶螟和同翅目白背飞虱种群作为为研究对象,进行了系统的研究,对比了转基因抗虫水稻种植下靶标害虫种群和非靶标害虫种群的发生规律及其致害力差异。结果表明:稻纵卷叶螟的落卵量和幼虫发生量在转Bt水稻及其对照亲本上无显著差异,但卷叶株率和卷叶率在转Bt水稻上的表现都显著低于对照亲本.表明转Bt水稻对靶标害虫鳞翅目稻纵卷叶螟具有较高抗性.白背飞虱若虫、成虫及整个种群的发生动态在转Bt水稻及对照亲本上差异不显著,并且白背飞虱长翅型和短翅型成虫的种群发生影响在转Bt水稻上表现也不显著.在白背飞虱虫量发生高峰期,若虫及短翅型成虫的发生量在转Bt水稻上表现均明显高于对照亲本;相反,长翅型成虫发生量在转Bt水稻上明显低于对照亲本,且到水稻生育后期转Bt水稻的长翅型成虫雌性比明显低于对照亲本.结果表明非靶标害虫白背飞虱的发生危害在转Bt水稻大面积商业化种植下将变得更为复杂.2.通过在德州宁津水稻大田试验试验研究了转Bt基因水稻华恢1号及其对照亲本明恢63的褐飞虱,白背飞虱,灰飞虱种群作为为研究对象,进行了系统的研究,对比了转基因抗虫水稻种植下非靶标害虫种群的发生规律。结果表明:对褐飞虱与灰飞虱而言,取食转Bt水稻对其发生没有显著影响。转Bt水稻对白背飞虱的种群发生有着显著降低的影响。对白背飞虱成虫种群的翅型分化情况进行研究,发现长翅型成虫更趋向取食对照亲本处理。3.通过开顶式气室研究了C02浓度倍增(657.7μl/L vs.365.7μl/L)对取食转Bt基因水稻HH1及其对照亲本MH63的褐飞虱,白背飞虱,灰飞虱种群参数的影响,以三种飞虱的种群参数为研究对象系统研究了转基因水稻种植下c02浓度升高和温度变化对害虫种群的发生规律及致害力差异。研究结果表明:2010年:在调查期间白背飞虱为优势种群,种群数量显著大于灰飞虱与褐飞虱。三种飞虱在取食转Bt水稻处理中都呈现出种群数量的显著降低,将来转Bt水稻种植会降低飞虱的发生,与德州大田种群数量实验结果相符。高温度水平会显著增加白背飞虱的种群数量。2011年:白背飞虱和褐飞虱为优势种群,数量显著多于灰飞虱,CO2浓度升高对褐飞虱和灰飞虱种群数量有一定的促进作用,但可以显著抑制白背飞虱种群。温度升高对三种飞虱影响均未达到显著水平,从种群发生动态来看,高温对褐飞虱的若虫发生有一定的促进作用,对褐飞虱成虫则有一定的抑制作用。在白背飞虱发生高峰期会对白背飞虱若虫的种群增长有一定的促进作用,对灰飞虱有抑制作用。取食转Bt基因的褐飞虱,成虫种群增长达到显著水平。对于白背飞虱而言,三因子方差分析结果与种群发生情况都显示白背飞虱若虫更趋向取食转Bt水稻品种,与亲本形成显著性差异(p=0.049<0.05),白背飞虱成虫更趋向于亲本MH63,对于灰飞虱种群无显著性差异,种群动态显示取食亲本MH63的灰飞虱种群数量多于取食转Bt水稻的灰飞虱种群。三因子方差分析结果显示,褐飞虱成虫虫量在C02差异(p=0.774>0.05)和温度差异单因子影响下(p=0.324>0.05)虫量变化都不显著,但是在高C02与高温交互影响下呈现显著增大(p=0.037<0.05)。
其他文献
二化螟Chilo suppressalis (Walker)是水稻上一种为害严重的常发性害虫。目前我国对于二化螟的防治主要依靠化学药剂,但化学药剂的长期大量使用常会引起环境污染、害虫抗药性
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