河北高阳2016年棉铃虫种群bt抗性检测及显隐性分析
苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，Bt）产生的杀虫蛋白能够有效杀灭靶标害虫，其被广泛应用于生物杀虫剂领域和转Bt基因抗虫作物领域。转Bt抗虫棉花（Bt棉花）已在我国推广种植20年，Bt棉花的大面积、长期种植使得其靶标害虫-棉铃虫处于Bt蛋白的较大选择压力下，势必会引起棉铃虫Bt抗性，因此监测田间棉铃虫Bt抗性发展情况，进行抗性风险评估十分重要。本文监测了高阳县田间棉铃虫对Cry1Ac的抗性个体频率及抗性个体显隐性比率，发现近几年该地区棉铃虫Bt抗性发展较快，2016年抗性个体频率已达到16.8%。分离到的一个Cry1Ac抗性品系抗性呈完全显性遗传。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论）1
1材料与方法2
1.1供试昆虫 2
1.2 Bt毒素 2
1.3 分离品系2
1.4高通量筛选法3
1.5单对测交实验3
1.6生物测定4
1.7数据处理4
2结果与分析4
2.1 20102016年间高阳县棉铃虫田间种群中抗性个体频率4
2.2抗性品系GY♀30的分离纯化4
2.3抗性品系GY♀30的抗性遗传5
3讨论6
致谢6
参考文献7
图1 高阳县GY♀30品系的分离3
图2 20102016年高阳县棉铃虫田间种群抗性个体频率4
图3高阳县田间种群F1代单对生物测定结果5
图 4在诊断浓度（1???????? Cry1Ac/cm2）下棉铃虫幼虫存活率6
表 1 GY♀30品系对Cry1Ac剂量反应5
河北高阳2016年棉铃虫种群Bt抗性检测及显隐性分析
引言
棉花作为一种重要经济作物在我国广泛种植，产量大，用途广，其种植业是我国农业的支柱性产业，对国民经济的发展至关重要，同时其产量和品质直接关系到农业生产水平。上世纪九十年代棉铃虫在我国棉区严重发生，1992年黄河流域棉铃虫发生量是常年的20多倍，全国棉花总产量减少了 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
1/3，大暴发造成巨额的经济损失，严重制约了棉花的生产[1]。苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，简称Bt）产生的杀虫蛋白能够杀灭许多重要靶标害虫（主要为鳞翅目、鞘翅目害虫），但对脊椎动物和多数非靶标生物体无害[2,3,4]，因此作为生物杀虫剂被广泛用于害虫防治。利用基因工程产生的转Bt毒素基因的玉米和棉花等植物带来许多好处。Bt作物的大规模应用取得了显著的经济效益和环境效益，包括害虫的抑制，杀虫剂的使用减少，天敌的保护，产量的增加，农民利润的提高等。其中，表达Cry1A蛋白的基因是使用最广泛也是最有效的基因。特别是能杀死鳞翅目幼虫的三种毒素：来自Bt玉米的Cry1Ab、来自Bt棉的Cry1Ac和在第二代抗虫玉米和抗虫棉花中的Cry2Ab[5]。我国自1997年开始商业化种植转Bt基因棉花，2015 年全国Bt棉花种植面积达到棉花总面积的96%[6]。随着Bt棉花在我国多年的大面积种植，靶标害虫（包括棉铃虫和红铃虫）得到了有效控制，用于防治棉铃虫的杀虫剂用量显著降低，保护了天敌并促进了生物防治功能的发挥[7,8]。在可预见的将来，Bt作物的使用将在全球范围内持续增长[9]。得益于主动性管理策略，如庇护所策略和基因聚合策略，大部分Bt作物的靶标害虫已经被有效控制有近20年的时间[10]。
Bt棉花的种植为广大棉农带来广泛利益的同时，其长效使用也面临棉铃虫抗性进化的威胁[9]。Bt棉花自苗期开始表达Cry毒素蛋白直至棉花收获，其对棉铃虫种群幼虫不同龄期不同世代都产生不同程度的选择压力。如果靶标害虫对Bt作物产生抗性，种植Bt作物带来的各种收益会显著下降甚至完全丧失，因此靶标害虫抗性问题是对Bt作物长期、安全种植的严重威胁。棉铃虫田间抗性的进化取决于田间种群面对毒素的筛选而获得的敏感性下降的程度[5]。据报道，田间抗性的进化使得Bt毒素对七种靶标害虫的毒杀效用降低，包括两种Bt喷雾剂的靶标害虫[11]和五种Bt作物的靶标害虫[12]。据报道，连续种植Bt作物38年后，有5种害虫的田间种群在部分地区对Bt作物产生了抗性，导致Bt作物抗虫性明显下降或完全失效[13]。在室内Bt毒素筛选实验中已获得多个棉铃虫抗性品系[14,15]，并已在田间检测到棉铃虫Bt抗性个体[16,17]，说明棉铃虫具有对Bt毒素产生抗性进化的能力。另外，对我国北方棉区棉铃虫田间种群的抗性检测显示，棉铃虫对Cry1Ac的抗性频率上升[18]，表明我国棉铃虫田间种群对Bt棉花的抗性处于进化当中。因此监测田间害虫Bt抗性发展情况，进行抗性风险评估已刻不容缓[19]。尽管目前的抗性水平还没有显著影响Bt棉花的田间防控效果，但若抗性进一步进化可能会遭遇棉铃虫种群大暴发，其后果将严重威胁棉花的产量及质量。
庇护所策略和基因聚合策略是有效延缓害虫Bt抗性演化的两种策略。庇护所策略主要依赖于种植非Bt寄主植物来延缓害虫对Bt作物抗性的进化，这种寄主植物有利于对Bt毒素敏感的害虫的存活[20,21]。在理想情况下，大多数在Bt作物上存活的罕见的抗性害虫将与来自附近庇护所上存活的大量的敏感性害虫交配[10]。如果抗性遗传是隐性的，携带一个抗性基因拷贝的F1代就会被Bt作物杀死，从而延缓抗性进化；相反，如果抗性遗传显性，则F1代能够表现出抗性，并在Bt作物上存活，抗性演化将得不到延缓[10]。另外一种延缓害虫Bt抗性的策略是基因聚合策略，其原理是双价或者多价Bt作物能够同时表达两种或两种以上理论上没有交互抗性的Bt毒素，该策略可有效减缓害虫对其中一种毒素产生的抗性演化。本实验监测了高阳县2016年田间棉铃虫对Bt毒素Cry1Ac的抗性个体频率及抗性显隐性比率，分离到的一个Cry1Ac抗性品系抗性呈完全显性遗传，实验结果对于抗性治理具有指导作用。
1 材料与方法
1．1 供试昆虫
棉铃虫田间种群采集：2016年78月，在河北高阳棉田附近利用250W高压汞灯进行诱集。
SCD品系是20世纪70年代源自科特迪瓦（Cote D’Ivoire）的敏感品系，2001年由拜耳公司提供。在室内不接触任何杀虫剂或Bt毒素的条件下用人工饲料连续饲养。
所有供试棉铃虫幼虫在温度26 ± 1℃，光周期（16L：8D），湿度60%条件下用人工饲料饲养。棉铃虫成虫用10%的蜂蜜水补充营养。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言（或绪论）1
1材料与方法2
1.1供试昆虫 2
1.2 Bt毒素 2
1.3 分离品系2
1.4高通量筛选法3
1.5单对测交实验3
1.6生物测定4
1.7数据处理4
2结果与分析4
2.1 20102016年间高阳县棉铃虫田间种群中抗性个体频率4
2.2抗性品系GY♀30的分离纯化4
2.3抗性品系GY♀30的抗性遗传5
3讨论6
致谢6
参考文献7
图1 高阳县GY♀30品系的分离3
图2 20102016年高阳县棉铃虫田间种群抗性个体频率4
图3高阳县田间种群F1代单对生物测定结果5
图 4在诊断浓度（1???????? Cry1Ac/cm2）下棉铃虫幼虫存活率6
表 1 GY♀30品系对Cry1Ac剂量反应5
河北高阳2016年棉铃虫种群Bt抗性检测及显隐性分析
引言
棉花作为一种重要经济作物在我国广泛种植，产量大，用途广，其种植业是我国农业的支柱性产业，对国民经济的发展至关重要，同时其产量和品质直接关系到农业生产水平。上世纪九十年代棉铃虫在我国棉区严重发生，1992年黄河流域棉铃虫发生量是常年的20多倍，全国棉花总产量减少了 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
1/3，大暴发造成巨额的经济损失，严重制约了棉花的生产[1]。苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis，简称Bt）产生的杀虫蛋白能够杀灭许多重要靶标害虫（主要为鳞翅目、鞘翅目害虫），但对脊椎动物和多数非靶标生物体无害[2,3,4]，因此作为生物杀虫剂被广泛用于害虫防治。利用基因工程产生的转Bt毒素基因的玉米和棉花等植物带来许多好处。Bt作物的大规模应用取得了显著的经济效益和环境效益，包括害虫的抑制，杀虫剂的使用减少，天敌的保护，产量的增加，农民利润的提高等。其中，表达Cry1A蛋白的基因是使用最广泛也是最有效的基因。特别是能杀死鳞翅目幼虫的三种毒素：来自Bt玉米的Cry1Ab、来自Bt棉的Cry1Ac和在第二代抗虫玉米和抗虫棉花中的Cry2Ab[5]。我国自1997年开始商业化种植转Bt基因棉花，2015 年全国Bt棉花种植面积达到棉花总面积的96%[6]。随着Bt棉花在我国多年的大面积种植，靶标害虫（包括棉铃虫和红铃虫）得到了有效控制，用于防治棉铃虫的杀虫剂用量显著降低，保护了天敌并促进了生物防治功能的发挥[7,8]。在可预见的将来，Bt作物的使用将在全球范围内持续增长[9]。得益于主动性管理策略，如庇护所策略和基因聚合策略，大部分Bt作物的靶标害虫已经被有效控制有近20年的时间[10]。
Bt棉花的种植为广大棉农带来广泛利益的同时，其长效使用也面临棉铃虫抗性进化的威胁[9]。Bt棉花自苗期开始表达Cry毒素蛋白直至棉花收获，其对棉铃虫种群幼虫不同龄期不同世代都产生不同程度的选择压力。如果靶标害虫对Bt作物产生抗性，种植Bt作物带来的各种收益会显著下降甚至完全丧失，因此靶标害虫抗性问题是对Bt作物长期、安全种植的严重威胁。棉铃虫田间抗性的进化取决于田间种群面对毒素的筛选而获得的敏感性下降的程度[5]。据报道，田间抗性的进化使得Bt毒素对七种靶标害虫的毒杀效用降低，包括两种Bt喷雾剂的靶标害虫[11]和五种Bt作物的靶标害虫[12]。据报道，连续种植Bt作物38年后，有5种害虫的田间种群在部分地区对Bt作物产生了抗性，导致Bt作物抗虫性明显下降或完全失效[13]。在室内Bt毒素筛选实验中已获得多个棉铃虫抗性品系[14,15]，并已在田间检测到棉铃虫Bt抗性个体[16,17]，说明棉铃虫具有对Bt毒素产生抗性进化的能力。另外，对我国北方棉区棉铃虫田间种群的抗性检测显示，棉铃虫对Cry1Ac的抗性频率上升[18]，表明我国棉铃虫田间种群对Bt棉花的抗性处于进化当中。因此监测田间害虫Bt抗性发展情况，进行抗性风险评估已刻不容缓[19]。尽管目前的抗性水平还没有显著影响Bt棉花的田间防控效果，但若抗性进一步进化可能会遭遇棉铃虫种群大暴发，其后果将严重威胁棉花的产量及质量。
庇护所策略和基因聚合策略是有效延缓害虫Bt抗性演化的两种策略。庇护所策略主要依赖于种植非Bt寄主植物来延缓害虫对Bt作物抗性的进化，这种寄主植物有利于对Bt毒素敏感的害虫的存活[20,21]。在理想情况下，大多数在Bt作物上存活的罕见的抗性害虫将与来自附近庇护所上存活的大量的敏感性害虫交配[10]。如果抗性遗传是隐性的，携带一个抗性基因拷贝的F1代就会被Bt作物杀死，从而延缓抗性进化；相反，如果抗性遗传显性，则F1代能够表现出抗性，并在Bt作物上存活，抗性演化将得不到延缓[10]。另外一种延缓害虫Bt抗性的策略是基因聚合策略，其原理是双价或者多价Bt作物能够同时表达两种或两种以上理论上没有交互抗性的Bt毒素，该策略可有效减缓害虫对其中一种毒素产生的抗性演化。本实验监测了高阳县2016年田间棉铃虫对Bt毒素Cry1Ac的抗性个体频率及抗性显隐性比率，分离到的一个Cry1Ac抗性品系抗性呈完全显性遗传，实验结果对于抗性治理具有指导作用。
1 材料与方法
1．1 供试昆虫
棉铃虫田间种群采集：2016年78月，在河北高阳棉田附近利用250W高压汞灯进行诱集。
SCD品系是20世纪70年代源自科特迪瓦（Cote D’Ivoire）的敏感品系，2001年由拜耳公司提供。在室内不接触任何杀虫剂或Bt毒素的条件下用人工饲料连续饲养。
所有供试棉铃虫幼虫在温度26 ± 1℃，光周期（16L：8D），湿度60%条件下用人工饲料饲养。棉铃虫成虫用10%的蜂蜜水补充营养。
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