轉(zhuǎn)基因抗蟲棉對棉紅鈴蟲發(fā)生與為害的影響

明坤　楊兆光　喬艷艷　楊磊　崔金杰　雒珺瑜　李捷

摘要：為了探明轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植后棉紅鈴蟲的發(fā)生變化，為該類棉田棉紅鈴蟲的防治提供風(fēng)險評估。2010～2015年于棉紅鈴蟲二代、三代發(fā)生期對轉(zhuǎn)基因抗蟲棉進行青鈴剝查，調(diào)查棉鈴受棉紅鈴蟲的為害情況，結(jié)果顯示：隨著轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種種植年限的增加，棉紅鈴蟲對轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的耐受性增強，為害棉花的各項指標加重，棉紅鈴蟲發(fā)生與為害有加重的趨勢，且三代的發(fā)生量及危害程度明顯高于二代。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)基因抗蟲棉；棉紅鈴蟲；為害；影響

中圖分類號：S435.622.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095—3143（2016）06—0034—05

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2016.06.007

0引言

紅鈴蟲Pectinophora gossypiella（Saunders）在國內(nèi)除新疆外各產(chǎn)棉區(qū)均有分布，在國外各大洲均有發(fā)生，是一種世界性的重要棉花害蟲。主要以幼蟲為害棉花的蕾、花、鈴，形成落蕾、落鈴或者爛鈴，從而使棉花產(chǎn)量降低、棉籽破碎和纖維品質(zhì)下降。轉(zhuǎn)基因抗蟲棉（統(tǒng)稱Bt棉）所轉(zhuǎn)Bt基因的靶標害蟲為棉鈴蟲和棉紅鈴蟲，2000年Bt棉被引入長江流域棉區(qū)，并對棉鈴蟲和紅鈴蟲等表現(xiàn)出了極好的控制作用。2014年，長江流域棉區(qū)和黃河流域棉區(qū)Bt棉花種植比率接近100%。長期處于轉(zhuǎn)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棉花產(chǎn)生了抗性，將導(dǎo)致Bt棉花失去其利用價值。隨著轉(zhuǎn)基因抗蟲棉大面積推廣和種植年限的增加，近年來棉紅鈴蟲對Bt棉的抗性有所上升，為轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的推廣應(yīng)用帶來防治風(fēng)險。因此，作者于2010～2015年在江西九江地區(qū)第二代、第三代棉紅鈴蟲高發(fā)期采取青鈴剝查的方法，調(diào)查轉(zhuǎn)基因抗蟲棉田棉紅鈴蟲的發(fā)生與為害指標數(shù)據(jù)，從青鈴剝查角度分析轉(zhuǎn)基因抗蟲棉長期大面積推廣應(yīng)用以來棉紅鈴蟲災(zāi)變發(fā)生情況，為轉(zhuǎn)基因抗蟲棉防治紅鈴蟲方面的風(fēng)險評估提供數(shù)據(jù)參考。

1材料與方法

1.1材料

試驗材料為江西省棉花研究所試驗基地1～12號試驗田種植的所有轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種，均為正常施藥防治的棉田。

1.2試驗方法

2010～2015年每年的8、9月份棉紅鈴蟲二代、三代發(fā)生高峰期（一般二代棉紅鈴蟲高發(fā)期為8月中下旬，三代棉紅鈴蟲高發(fā)期為9月中下旬），于1～12號試驗田中，每塊田隨機摘取8～9個尚未吐絮的棉鈴（青鈴）。為保證調(diào)查數(shù)據(jù)的具有代表性、準確性、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個青鈴。然后于實驗室用刀具對青鈴進行切割剝離，統(tǒng)計青鈴被害率、僵瓣率、百鈴侵入孔、百鈴蟲道數(shù)、百鈴蟲瘤數(shù)、百鈴活蟲數(shù)及百鈴羽化孔等各項指標。

2結(jié)果與分析

2.1二代發(fā)生情況

從圖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，為46%；2011年和2012年的僵瓣率較2010年雖略有降低，但2013～2015年又有較大幅度增加，且2014年僵瓣率達10.48%，對棉花青鈴的為害加重；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。另外，2010年和2011年百鈴蟲瘤數(shù)不多于10個，2012～2015年為14～36個，為2010年的2.3～6.0倍、2011年的1.4～3.6倍；2010年百鈴蟲道數(shù)為6個，2011年和2012年剝查未見蟲道數(shù)，2014年為2個，2013年和2015年分別為22個和16個；2010年、2013年和2015年剝查分別發(fā)現(xiàn)二代棉紅鈴蟲幼蟲6、2、5條及百鈴羽化孔4、12、7孔，其他年份未見幼蟲和羽化孔。

2.2三代發(fā)生情況

從圖1可以看出，2010年青鈴被害率為32%，隨后幾年穩(wěn)步上升，2013～2015年穩(wěn)定在80%左右；2010～2012年由棉紅鈴蟲引起的僵瓣率處于較低水平，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為害水平；2010～2011年棉紅鈴蟲百鈴侵入孔處于較低水平，隨后幾年急速增加，2014年上升至280個，2012～2015年為害逐步加重，維持在200個左右的高水平為害狀態(tài)；2010～2012年百鈴蟲道數(shù)極少，2013年達近6年來的極大值120個，2014～2015年雖有回落，但發(fā)生數(shù)仍較高，為害較重。另外，2010～2015年百鈴蟲瘤數(shù)穩(wěn)步上升，由26個逐年上升穩(wěn)定在180個左右；2013～2015年三代棉紅鈴蟲剝查百鈴分別發(fā)現(xiàn)幼蟲8、8、6頭，2010—2012年未發(fā)現(xiàn)；2013年和2015年百鈴羽化孔分別有8、4個，其他年份未發(fā)現(xiàn)。

2.3棉紅鈴蟲為害隨Bt棉種植年限的增加而加重

從圖1中的青鈴被害率、僵瓣率、百鈴侵入孔和百鈴蟲瘤數(shù)指標還可以看出，近6年來二代、三代棉紅鈴蟲的發(fā)生與為害趨勢基本一致，隨著調(diào)查年限（或種植年限）的推移呈逐年加重的趨勢，且二代加重更明顯；均表現(xiàn)為2010～2012年為害較輕，2013—2015年為中等偏重程度發(fā)生，2013年后，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(fā)生量都遠遠高于2010～2012年同期水平。2014年二代紅鈴蟲的百鈴蟲道數(shù)和三代紅鈴蟲的僵瓣率有較大波動，二代紅鈴蟲的百鈴蟲瘤數(shù)表現(xiàn)為波動上升，二代、三代紅鈴蟲的百鈴蟲瘤數(shù)以及三代紅鈴蟲的百鈴侵入孔以2012年為節(jié)點，相較上一年呈倍數(shù)級爆發(fā)，三代紅鈴蟲的僵瓣率以2011年呈倍數(shù)級增加，其余指標基本以2013年為節(jié)點呈倍數(shù)級上升，并持續(xù)幾年維持在高水平發(fā)生。其中2013～2015年二代、三代紅鈴蟲的各項指標的平均值分別是2010～2012年同期平均值的1.5～6.7倍和1.7～47.8倍。

從表1的危害程度密切相關(guān)的青鈴被害率與僵瓣率兩指標來看，也表明隨著調(diào)查年限（或種植年限）的推移呈逐年加重的趨勢，若6個調(diào)查年份以前后各3年分為兩段，則二代、三代的青鈴被害率平均值后段（2013～2015年）分別是前段（2010～2012年）的2.7倍和1.7倍，二代、三代的僵瓣率平均值后段分別是前段的3.96倍和4.1倍，危害程度呈倍數(shù)級增長。

2.4三代棉紅鈴蟲發(fā)生量及危害程度明顯高趕赴二代

從圖1中還可以明顯看出，棉紅鈴蟲的發(fā)生與為害的青鈴被害率、僵瓣率、百鈴侵入孔和百鈴蟲瘤數(shù)四指標三代依次是同年二代紅鈴蟲的1.8～6.0倍、0.8～7.0倍、4.5～70.4倍、2.6～12.8倍，平均2.7、2.6、14.1、7.2倍。分析其原因：一是大多數(shù)Bt棉殺蟲蛋白在棉花花鈴期的表達量降低有關(guān)，Bt毒蛋白不足以將大量的紅鈴蟲殺死；二是隨著Bt棉的大面積種植及種植年限的延長，棉紅鈴蟲對Bt棉的抗性增強，致使二代棉紅鈴蟲在棉田留存的基數(shù)增加，導(dǎo)致三代棉紅鈴蟲大量加重發(fā)生；三是隨著轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的種植，棉農(nóng)對棉田鱗翅目害蟲疏于防治，用藥量明顯減少，加上花鈴期Bt表達量下降，進一步導(dǎo)致三代棉紅鈴蟲大量發(fā)生。

3結(jié)論與討論

三代棉紅鈴蟲的發(fā)生為害時期是棉花產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時期，此時如果對棉紅鈴蟲防治不及時，則會對棉花產(chǎn)量及纖維品質(zhì)帶來較大損失，因此不能因為種植抗蟲棉而放松對棉紅鈴蟲的防治，應(yīng)重視花鈴期紅鈴蟲的防治，同時需要加強對棉紅鈴蟲的風(fēng)險管控，以免為來年紅鈴蟲的爆發(fā)帶來防治風(fēng)險，隨著棉紅鈴蟲對Bt棉耐受性水平的提高，今后應(yīng)加大對棉紅鈴蟲的實時監(jiān)控，增強紅鈴蟲發(fā)生為害預(yù)測預(yù)報力度，結(jié)合化學(xué)防治、生物防治及相應(yīng)的農(nóng)事操作，加強棉紅鈴蟲的管控風(fēng)險評估。

紅鈴蟲發(fā)生為害加重趨勢明顯，從側(cè)面反映出紅鈴蟲對Bt棉的耐受性提升。Bruce E.Tabashnik，等人研究了2005～2010年在棉田中捕獲的棉紅鈴蟲對Bt制劑的半致死劑量的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2008～2010年Bt制劑對棉紅鈴蟲的半致死劑量是2005～2007年的2倍。近年來大面積種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，棉田針對棉鈴蟲、棉紅鈴蟲等鱗翅目害蟲防治用藥次數(shù)減少，藥量減少，用藥防治效果變差，棉紅鈴蟲對Bt棉毒性的耐受性增強。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，為棉鈴蟲提供了相對安全的自然庇護所。在較長一段時間內(nèi)保護棉鈴蟲群體對Bt基因的敏感性，一定程度上維持了Bt棉對棉鈴蟲的抗性選擇，而棉紅鈴蟲的主要寄主為棉花等錦葵科棉屬植物以及洋綠豆、黃麻、亞麻、紅麻等，寄主作物相對單一。因為紅鈴蟲幼蟲以棉鈴為食物，運動性差、成蟲擴散能力弱等，不像Bt棉其他靶標害蟲（例如棉鈴蟲）食性廣，紅鈴蟲不能轉(zhuǎn)移到其他作物上，兼作的其他作物不能為其提供庇護所，Bt棉的持續(xù)選擇壓或者進行藥物防治時，長時間繼續(xù)停留在Bt棉上進行為害，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因抗蟲棉田中敏感性個體大量死亡，個別抗性較強的棉紅鈴蟲生存下來。隨著轉(zhuǎn)基因Bt棉種植年限的增加，其適應(yīng)性逐漸增強，抗性群體逐年增大，抗性增強。棉紅鈴蟲的生存為害習(xí)性一定程度上加速了紅鈴蟲對Bt棉抗性的發(fā)生。通過2010～2015年連續(xù)6年青鈴剝查結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，近年來紅鈴蟲發(fā)生為害程度波動上升或直線上升，發(fā)生為害加重趨勢明顯，進一步表明隨著轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的大面積種植及種植年限的延長，在鄱陽湖棉區(qū)棉紅鈴蟲對Bt棉抗性的增強，增大了棉紅鈴蟲的防治風(fēng)險。