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（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128；2全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，北京100125）

轉(zhuǎn)Bt基因水稻對(duì)東亞飛蝗抗寒性的影響

許釋文1，肖鐵光1*，朱景全2

（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128；2全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，北京100125）

為了探究轉(zhuǎn)Bt基因水稻對(duì)東亞飛蝗抗寒性的影響，在室內(nèi)條件下以轉(zhuǎn)Bt基因水稻和非轉(zhuǎn)基因水稻分別喂養(yǎng)東亞飛蝗3代，用過(guò)冷卻點(diǎn)儀測(cè)定東亞飛蝗的過(guò)冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn)。結(jié)果表明，轉(zhuǎn)Bt基因水稻飼養(yǎng)的東亞飛蝗的4齡、5齡幼蟲、成蟲（雌和雄）的過(guò)冷卻點(diǎn)分別為-5.89、-7.59、-6.64和-6.79，與對(duì)照組無(wú)顯著差異。

轉(zhuǎn)Bt基因水稻；東亞飛蝗；抗寒性

東亞飛蝗［Locusta migratoria manilensis（Meyen）］屬直翅目，蝗總科，是我國(guó)農(nóng)牧業(yè)的主要害蟲之一。在我國(guó)境內(nèi)主要分布在北緯42°以南偏東部的季風(fēng)平原地區(qū)，東部沿海各省以及臺(tái)灣等地，南部海南、云南、廣西、廣東，西部四川、甘肅南部，北部河北、山西、陜西均是常發(fā)地區(qū)［1］。水稻本身沒(méi)有抗蟲性的基因，利用現(xiàn)代生物技術(shù)將蘇云金桿菌（Bacillus thuringiensis，Bt）殺蟲蛋白基因?qū)胨局?，Bt殺蟲蛋白與靶標(biāo)昆蟲中腸上皮細(xì)胞的受體特異結(jié)合，使水稻對(duì)某些靶標(biāo)昆蟲具有了抗性。自轉(zhuǎn)基因水稻出現(xiàn)以來(lái)，很多研究者對(duì)其安全性進(jìn)行了研究，其對(duì)非靶標(biāo)害蟲的安全性評(píng)價(jià)也是轉(zhuǎn)基因水稻安全性研究的一部分。過(guò)冷卻點(diǎn)的原理是在0℃以下，動(dòng)物體液忍受不結(jié)冰的臨界溫度，是昆蟲為避免因體液結(jié)冰而造成死亡所做出的適應(yīng)性調(diào)節(jié)，用此來(lái)衡量昆蟲的抗寒性強(qiáng)弱。筆者通過(guò)用轉(zhuǎn)Bt基因水稻和非轉(zhuǎn)基因水稻飼養(yǎng)東亞飛蝗進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，旨在研究轉(zhuǎn)Bt基因水稻對(duì)東亞飛蝗這種非靶標(biāo)害蟲抗寒能力的影響。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

東亞飛蝗購(gòu)自云南紅河，以卵開始在室內(nèi)進(jìn)行飼養(yǎng)。室內(nèi)溫度為26±1℃，濕度40%～60%，光照LD：14：10。飼養(yǎng)3代后開始試驗(yàn)。

1.2 供試水稻

在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)內(nèi)，種植華恢1號(hào)和明恢63水稻來(lái)飼養(yǎng)東亞飛蝗。明恢63是華恢1號(hào)的非轉(zhuǎn)基因親本品種，在此實(shí)驗(yàn)中用作對(duì)照。水稻種子均來(lái)自中國(guó)農(nóng)科院。

1.3 抗寒性測(cè)定

讓熱敏電阻測(cè)溫探頭與東亞飛蝗腹部充分接觸，用棉花包裹探頭與蟲體腹部相連的部分，并用透明膠布將其固定至蟲體緊貼探頭不會(huì)松動(dòng)。然后置于低溫冰箱中。蝗蟲是變溫動(dòng)物，隨著冰箱內(nèi)溫度下降，蝗蟲的體溫產(chǎn)生變化，導(dǎo)致探頭電阻值也產(chǎn)生變化，從而得到一個(gè)變化的電壓降。過(guò)冷卻點(diǎn)測(cè)定儀會(huì)采集這些數(shù)據(jù)并輸入電腦，電腦進(jìn)行自動(dòng)記錄。當(dāng)溫度降至蝗蟲死亡，蟲體凍結(jié)的瞬間會(huì)釋放出凝結(jié)熱，蟲體表面溫度升高，同樣會(huì)傳輸入電腦，這樣在繪制溫度曲線圖時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)凹形的峰，此峰有一個(gè)最低值，該值即為蝗蟲的過(guò)冷卻點(diǎn)。當(dāng)回升到一定溫度后再次呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)時(shí)，回升出現(xiàn)的最高點(diǎn)即為體液結(jié)冰點(diǎn)。每次實(shí)驗(yàn)20只飛蝗，重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計(jì)與分析數(shù)據(jù)在SPSS18.0和Excel2013中進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

東亞飛蝗主要依靠卵越冬，過(guò)冷卻點(diǎn)的高低決定著東亞飛蝗的抗寒能力。由表1、表2可知，取食轉(zhuǎn)Bt基因水稻和非轉(zhuǎn)基因水稻東亞飛蝗的過(guò)冷卻點(diǎn)、冰點(diǎn)，沒(méi)有顯著差異（p＞0.05）；5齡東亞飛蝗的過(guò)冷卻點(diǎn)、冰點(diǎn)比4齡與成蟲的都要低，說(shuō)明5齡蝗蟲的抗寒能力最強(qiáng)；雌成蟲的過(guò)冷卻點(diǎn)、冰點(diǎn)高于雄成蟲，故其抗寒能力比雄成蟲弱。

表1 取食不同水稻的各齡期東亞飛蝗過(guò)冷卻點(diǎn)平均值

表2 取食不同水稻的各齡期東亞飛蝗冰點(diǎn)平均值

3 結(jié)論與討論

研究表明，轉(zhuǎn)Bt基因水稻對(duì)東亞飛蝗4齡、5齡幼蟲、成蟲的抗寒性均沒(méi)有顯著差異。這與李海強(qiáng)、張炬紅［1，2］等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似。轉(zhuǎn)Bt水稻的安全性在于取食轉(zhuǎn)Bt基因水稻后，東亞飛蝗的生長(zhǎng)發(fā)育、生命參數(shù)表、生殖代謝以及體內(nèi)酶活性的影響。宋玲莉［3］等的實(shí)驗(yàn)證明，絕大多數(shù)的轉(zhuǎn)Bt基因菌株對(duì)東亞飛蝗無(wú)毒性，Bt對(duì)東亞飛蝗的活性較低。究其原因可能與東亞飛蝗體內(nèi)中腸特性有關(guān)系。

影響昆蟲抗寒性有很多因素：（1）昆蟲體內(nèi)脂肪、蛋白質(zhì)、糖原的含量。王思忠等對(duì)西藏飛蝗抗寒性研究后指出，昆蟲抗寒性與其體內(nèi)水分、脂肪含量等生理生化指標(biāo)有關(guān)。薛麗指出，轉(zhuǎn)Bt基因棉上的棉蚜體內(nèi)這三者的含量與親本對(duì)照物有顯著差異［4］。（2）冷傷害也是影響昆蟲抗寒性的因素之一，當(dāng)冷傷害積累到一定程度，脂肪、蛋白質(zhì)與糖原等生理生化指標(biāo)對(duì)昆蟲抗寒性的影響降低，取而代之的是冷傷害對(duì)其存活的影響［5］。（3）Bt毒蛋白對(duì)昆蟲起作用的部位在中腸。中腸也是昆蟲消化食物的場(chǎng)所，存在很多消化酶，如果膠酶、淀粉酶等等。張炬紅等的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，從短期或長(zhǎng)期來(lái)看，轉(zhuǎn)Bt基因棉上的棉蚜消化酶活力與對(duì)照相比無(wú)顯著差異［2］。

轉(zhuǎn)基因作物的安全性受到越來(lái)越多的關(guān)注，其研究也有不同的結(jié)果。本實(shí)驗(yàn)研究表明，華恢1號(hào)對(duì)東亞飛蝗的4、5齡幼蟲、成蟲的抗寒性沒(méi)有影響。

本次實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)基因水稻品種使用Cry1Ab／Ac為cryΙ群基因編碼，cryΙ對(duì)鱗翅目昆蟲有特異性，因此華恢1號(hào)的目標(biāo)昆蟲是鱗翅目昆蟲。Cry基因可劃分為4群，除去cryΙ外，cryⅡ?qū)[翅目和雙翅目昆蟲有特異性，cryⅢ對(duì)鞘翅目昆蟲有特異性，cryⅣ對(duì)雙翅目昆蟲有特異性。Cry基因的特異性不同，引起作用的靶標(biāo)昆蟲也不同。本實(shí)驗(yàn)僅研究了CryΙ基因?qū)Ψ前袠?biāo)昆蟲東亞飛蝗抗寒性的影響，研究其他cry基因群對(duì)非靶標(biāo)昆蟲東亞飛蝗抗寒性的影響也十分必要，可以完善轉(zhuǎn)基因水稻對(duì)非靶標(biāo)害蟲的安全性評(píng)價(jià)。

個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖能力的影響［J］.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，48（2）：287-290.

［2］ 張炬紅，郭建英，萬(wàn)方浩，等.轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉對(duì)棉蚜消化酶的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［J］.華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2008，23（增刊）：238-242.

［3］ 宋玲莉，高梅影，戴順英.蘇云金芽孢桿菌抗東亞飛蝗的活性［J］.應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2005，11（5）：592 -594.

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［5］ 趙 靜，崔寧寧，張 帆，等.異色瓢蟲成蟲體型及體內(nèi)脂肪含量對(duì)其耐寒能力的影響［J］.昆蟲學(xué)報(bào)，2010，53（11）：1213-1219.

［1］ 李海強(qiáng)，王冬梅，徐 瑤，等.轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉對(duì)棉蚜

Effects of Bt-transgenic Rice on Cold Resistance of Oriental Migratory Locust

XU Shi-wen1，XIAO Tie-guang1*，ZHU Jing-quan2

（1 College of Plant Protection，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China；
2 National Agro-Technical Extension and Service Center，Beijing 100125，China）

To investigate the effect of Bt-transgenic rice on cold resistance ofOrientalmigratory locust，supercooling point and freezing pointofOrientalmigratory locustwere determined with supercooling pointmeterafter feeding on Bt-transgenic rice and non-transgenic rice respectively for three generations in the laboratory conditions.The results showed that the supercooling point of forth instar larvae，fifth instar larvae，female and male adults were-5.89，-7.59，-6.64 and-6.79，respectively，and there were not significant difference with that of control.

Bt-transgenic rice；Orientalmigratory locust；Cold resistance

S435.112＋.4

A

1001-5280（2014）03-0297-02 DOI：10.3969／j.issn.1001-5280.2014.03.18

2013 03 07

許釋文（1989-），女，湖南常德人，碩士研究生。*通信作者：肖鐵光，教授，Email：tieguang＠21cn.com。

國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目（2011BAD16B01）；湖南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（62020908011）。