长江流域棉区红铃虫抗性基因频率检测

【摘要】转Bt(Bacillusthuringiensis)基因抗虫棉花(Bt棉)自1996年开始商业化种植。我国Bt棉的种植始于1997年,至2012年,Bt棉占我国总植棉面积的80%,其中长江流域超过90%。Bt棉种植以来,有效控制了主要靶标害虫的为害,提高了棉花产量,减少了杀虫剂使用,取得了良好的经济和生态效益。然而,Bt棉的大面积种植给靶标害虫造成的持续高压汰选,可能会导致害虫对Bt棉迅速产生抗性,从而威胁到Bt棉的有效使用寿命。红铃虫Pectinophoragossypiella(Saunders)是长江流域棉花上的重要害虫,也是Bt棉花的靶标害虫之一。连续数年的抗性监测结果表明,长江流域棉区红铃虫田间种群对Bt棉花的抗性已进入早期阶段,这将对我国Bt棉花的可持续利用构成严重威胁。因此,开展红铃虫对Bt棉花的抗性监测工作,及时掌握其抗性水平和抗性基因频率变化,是进行害虫抗性治理的前提和基础。本研究以红铃虫室内抗、感品系和采自长江流域棉区10多个地点的红铃虫为供试昆虫,采用敏感性测定、单对杂交和DNA分子检测三种抗性监测方法,对2012-2013年间我国长江流域棉区红铃虫对Bt棉花的抗性现状进行了全面系统的研究,主要结果如下：1)田间红铃虫对Cry1Ac蛋白的敏感性测定采用室内生测法,测定了2012-2013年长江流域棉区12个监测点的第三代红铃虫对不同浓度Cry1Ac蛋白的反应。结果表明：2012至2013年,红铃虫各个地方种群的LC50变化范围分别为0.19-0.26和0.17-0.35,对应的抗性倍数变化范围分别为2.71-3.71和2.43-5.00；不同红铃虫种群对Cry1Ac蛋白的抗性倍数均在5倍以下,地区间差异不超过3倍。总体而言,2013年比2012年LCs0的平均值有所上升,大部分地区的抗性水平也呈现出上升趋势,但差异未达到显著性。以上结果表明,Bt棉在长江流域种植13年以后,该流域的红铃虫对Cry1Ac蛋白基本保持敏感。2)单对杂交法检测田间抗性基因频率采用单对杂交法,检测了2012和2013两年长江流域棉区红铃虫田间种群的抗性基因频率。结果表明,2012和2013年分别检测到2个和12个阳性个体,两年的抗性基因频率分别为0.0034(95%置信区间为0.0009-0.0108)和0.0165(95%置信区间为0.0096-0.0277),无显著性差异。两年的抗性基因频率平均值为0.0101(95%置信区间为0.0062-0.0163),这比庇护所策略要求的田间初始抗性基因频率的上限10-3高出1个数量级,预示我们应对田间的抗性风险引起注意。3)DNA分子检测法检测已知基因的田间抗性基因频率采用基于基因组DNA的PCR分子检测法,对田间红铃虫进行了已知抗性基因r1,r2,r3的筛选检测。结果显示,2012和2013两年,从10370头田间红铃虫个体中共检测到88个抗性杂合子和12个抗性纯合子,抗性个体的基因型分别为rls,r1r1和,r1r2。计算得出2012和2013两年3个已知抗性基因的频率分别为0.0097(95%置信区间为0.0077-0.0123)和0.0030(95%置信区间为0.0022-0.0041),两年的平均值为0.0054(95%置信区间为0.0045-0.0065)。该结果与单对杂交得出的结果比较接近,证实了PCR分子检测技术应用于红铃虫田间抗性监测的可行性。本文首次将DNA分子检测方法与传统的生物测定和单对杂交方法相结合,应用于国内红铃虫的抗性监测,明确了长江流域红铃虫田间种群对Cry1Ac蛋白的敏感性及其抗性基因频率,为我国红铃虫抗性治理策略的制定提供了依据。
【作者】王金涛；
【导师】牛长缨；吴孔明；万鹏；
【作者基本信息】华中农业大学，农业昆虫与害虫防治，2014，硕士
【关键词】红铃虫；Bt棉；抗性基因频率检测；抗性监测；分子检测；

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