【摘要】：目前,轉(zhuǎn)基因作物已在全世界范圍內(nèi)廣泛種植,轉(zhuǎn)基因作物對(duì)防治靶標(biāo)害蟲(chóng)以及減少農(nóng)藥使用做出了巨大貢獻(xiàn)。但是,種植轉(zhuǎn)基因作物存在一些風(fēng)險(xiǎn),其中之一就是轉(zhuǎn)基因作物對(duì)非靶標(biāo)昆蟲(chóng)是否有潛在的威脅。轉(zhuǎn)基因作物對(duì)非靶標(biāo)昆蟲(chóng)的安全評(píng)價(jià)是轉(zhuǎn)基因作物環(huán)境安全評(píng)價(jià)的重要組成部分,是轉(zhuǎn)基因作物能否取得國(guó)家安全證書(shū)的必經(jīng)階段。植食性害蟲(chóng)棉蚜和天敵昆蟲(chóng)龜紋瓢蟲(chóng)是兩種非常重要的非靶標(biāo)昆蟲(chóng)。在本論文中,我們從以下幾個(gè)方面研究了轉(zhuǎn)基因棉和Bt蛋白對(duì)棉蚜和龜紋瓢蟲(chóng)的影響:1 Bt蛋白在“轉(zhuǎn)基因棉-棉蚜-龜紋瓢蟲(chóng)”食物鏈中的傳遞及其通過(guò)食物鏈對(duì)天敵龜紋瓢蟲(chóng)的影響雙價(jià)抗蟲(chóng)棉(代號(hào)ZMSJ,表達(dá)Cry1Ac/Cry2Ab蛋白)和抗蟲(chóng)抗除草劑棉(代號(hào)ZMKCKC,表達(dá)Cry1Ac/EPSPS蛋白)尚未在國(guó)內(nèi)商業(yè)化種植,現(xiàn)階段對(duì)它們的安全評(píng)價(jià)至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn),取食了轉(zhuǎn)基因棉ZMSJ和ZMKCKC的棉蚜體內(nèi)存在微量的Cry1Ac蛋白。取食轉(zhuǎn)基因棉棉蚜后,龜紋瓢蟲(chóng)的體內(nèi)也檢測(cè)到了Cry1Ac蛋白,并且Cry1Ac蛋白的含量隨著龜紋瓢蟲(chóng)取食時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。但是,取食了轉(zhuǎn)基因棉棉蚜的龜紋瓢蟲(chóng)的存活率、成蟲(chóng)體重和產(chǎn)卵量沒(méi)有顯著性的變化。取食了轉(zhuǎn)基因棉棉蚜的龜紋瓢蟲(chóng)的發(fā)育歷期有顯著性的延長(zhǎng),取食了ZMSJ棉蚜的龜紋瓢蟲(chóng)的產(chǎn)卵前期有顯著性的延長(zhǎng)。這些差異可能是棉蚜的營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量下降而引起的。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Bt蛋白可以通過(guò)食物鏈傳遞給龜紋瓢蟲(chóng),并且這兩種轉(zhuǎn)基因棉對(duì)龜紋瓢蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育及繁殖沒(méi)有不利影響。2 Bt蛋白對(duì)棉蚜的影響cry1Ah基因是轉(zhuǎn)基因棉的候選Bt基因,很有希望被轉(zhuǎn)入棉花而研發(fā)出新的轉(zhuǎn)基因棉品種,而cry2Ab基因來(lái)源于尚未商業(yè)化種植的雙價(jià)抗蟲(chóng)棉ZMSJ。但是,這兩個(gè)基因所表達(dá)的Bt蛋白對(duì)非靶標(biāo)昆蟲(chóng)的影響尚未闡明。棉蚜是危害棉花的重要害蟲(chóng),也是一種重要的非靶標(biāo)昆蟲(chóng)。本章研究了Cry1Ah和Cry2Ab蛋白對(duì)棉蚜生物學(xué)指標(biāo)的影響以及在分子水平上棉蚜解毒和氨基酸代謝相關(guān)基因?qū)t蛋白的響應(yīng)。研究結(jié)果顯示,Cry1Ah和Cry2Ab蛋白對(duì)棉蚜的生長(zhǎng)發(fā)育沒(méi)有不利影響,并且這兩種Bt蛋白對(duì)棉蚜解毒和氨基酸代謝相關(guān)基因的表達(dá)量也沒(méi)有影響。因此,我們認(rèn)為Cry1Ah和Cry2Ab蛋白對(duì)棉蚜沒(méi)有不利影響。3轉(zhuǎn)基因棉上的棉蚜共生細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)及多樣性蚜蟲(chóng)的共生細(xì)菌對(duì)蚜蟲(chóng)的生存繁衍起著很重要的作用。轉(zhuǎn)cry1Ac基因棉在中國(guó)種植了近20年的時(shí)間,但是,對(duì)轉(zhuǎn)cry1Ac基因棉棉蚜的共生細(xì)菌的研究非常少。在本章中,我們運(yùn)用Illumina Mi Seq平臺(tái)的高通量測(cè)序技術(shù),研究了中國(guó)北方三省的轉(zhuǎn)cry1Ac基因棉棉蚜的共生菌的群落結(jié)構(gòu)及多樣性。結(jié)果顯示,轉(zhuǎn)cry1Ac基因棉棉蚜的共生菌以初級(jí)共生菌Buchnera為主,次級(jí)共生菌Arsenophonus和Hamiltonella的相對(duì)豐度較低。據(jù)我們所知,這是首次在棉蚜中發(fā)現(xiàn)Hamiltonella共生菌的存在。不同的環(huán)境選擇壓力可能導(dǎo)致了河北省的轉(zhuǎn)基因棉棉蚜共生菌的群落多樣性要比河南山東兩省的更加豐富,并且使得不同省份間的棉蚜共生菌的群落結(jié)構(gòu)存在差異。4 Bt蛋白對(duì)龜紋瓢蟲(chóng)的影響cry1Ah和cry2Ab基因所表達(dá)的Bt蛋白對(duì)非靶標(biāo)昆蟲(chóng)的影響尚未闡明。龜紋瓢蟲(chóng)是一種常見(jiàn)的并且種群數(shù)量豐富的天敵昆蟲(chóng),也是一種重要的非靶標(biāo)昆蟲(chóng)。本章研究了Cry1Ah和Cry2Ab蛋白對(duì)龜紋瓢蟲(chóng)生物學(xué)指標(biāo)的影響以及在分子水平上龜紋瓢蟲(chóng)解毒相關(guān)基因?qū)t蛋白的響應(yīng),還研究了兩種Bt蛋白對(duì)龜紋瓢蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)利用的影響。結(jié)果表明,Cry1Ah和Cry2Ab蛋白對(duì)龜紋瓢蟲(chóng)的生物學(xué)指標(biāo)沒(méi)有不利影響。其次,兩種Bt蛋白對(duì)龜紋瓢蟲(chóng)解毒相關(guān)基因的表達(dá)量沒(méi)有造成影響。最后,兩種Bt蛋白對(duì)龜紋瓢蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)利用也沒(méi)有影響�？梢�(jiàn),Cry1Ah和Cry2Ab蛋白對(duì)龜紋瓢蟲(chóng)的安全性很高,沒(méi)有不利影響。
【圖文】：

圖 1.1 1996 年-2014 年全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積（James 2015）Figure 1.1 Global planting areas of transgenic crops (1996-2014) (James 2015)轉(zhuǎn)基因作物不僅能夠高效控制靶標(biāo)害蟲(chóng)（Wu et al 2008），還能提供很多環(huán)境益與經(jīng)濟(jì)效益，例如減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，利于環(huán)境和人類的健康，還能增加農(nóng)

圖 2.1 初孵幼蟲(chóng)就開(kāi)始取食轉(zhuǎn)基因棉棉蚜的龜紋瓢蟲(chóng)在羽化后的第 5 天（A5）、第 10 天（A10）、第 15 天（A15）和第 20 天（A20）的 Cry1Ac 含量Figure 2.1 Mean SE Cry1Ac protein content in 5, 10, 15 and 20 d old P. japonica adults (A5,A10, A15, A20) fed with A. gossypii reared on Bt or non-Bt cotton plants throughout the entireadult life from hatching.2.2.2 轉(zhuǎn)基因棉通過(guò)食物鏈對(duì)龜紋瓢蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育及繁殖的影響龜紋瓢蟲(chóng)的死亡率（ 2= 1.273, P = 0.529）和初羽化成蟲(chóng)的體重（females: F2,85=1.743, P = 0.181; males: F2,78= 1.472, P = 0.236）并未受到轉(zhuǎn)基因棉的影響（表 2.2）。但是，，ZMSJ 瓢蟲(chóng)和 ZMKCKC 瓢蟲(chóng)的幼蟲(chóng)的發(fā)育歷期比常規(guī)棉瓢蟲(chóng)有了顯著性的延長(zhǎng)（Mann Whitney U tests: P < 0.001 and P < 0.001），類似的，ZMSJ 瓢蟲(chóng)和 ZMKCKC瓢蟲(chóng)的蛹期也有了顯著性的延長(zhǎng)（Mann Whitney U tests: P < 0.001 and P < 0.001,respectively）（表 2.2）。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S435.622.1;S476

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 ;Risk Assessment and Ecological Effects of Transgenic Bacillus thuringiensis Crops on Non-Target Organisms[J];Journal of Integrative Plant Biology;2011年07期

本文編號(hào)：2561893