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(chóng)棉種植后棉紅鈴蟲(chóng)的發(fā)生變化，為該類棉田棉紅鈴蟲(chóng)的防治提供風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。2010～2015年于棉紅鈴蟲(chóng)二代、三代發(fā)生期對(duì)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉進(jìn)行青鈴剝查，調(diào)查棉鈴受棉紅鈴蟲(chóng)的為害情況，結(jié)果顯示：隨著轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉品種種植年限的增加，棉紅鈴蟲(chóng)對(duì)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的耐受性增強(qiáng)，為害棉花的各項(xiàng)指標(biāo)加重，棉紅鈴蟲(chóng)發(fā)生與為害有加重的趨勢(shì)，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(chóng)棉；棉紅鈴蟲(chóng)；為害；影響

中圖分類號(hào)：S435.622.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095—3143（2016）06—0034—05

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2016.06.007

0引言

紅鈴蟲(chóng)Pectinophora gossypiella（Saunders）在國(guó)內(nèi)除新疆外各產(chǎn)棉區(qū)均有分布，在國(guó)外各大洲均有發(fā)生，是一種世界性的重要棉花害蟲(chóng)。主要以幼蟲(chóng)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(chóng)棉（統(tǒng)稱Bt棉）所轉(zhuǎn)Bt基因的靶標(biāo)害蟲(chóng)為棉鈴蟲(chóng)和棉紅鈴蟲(chóng)，2000年Bt棉被引入長(zhǎng)江流域棉區(qū)，并對(duì)棉鈴蟲(chóng)和紅鈴蟲(chóng)等表現(xiàn)出了極好的控制作用。2014年，長(zhǎng)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(zhǎng)期處于轉(zhuǎn)基因作物的高壓選擇下，靶標(biāo)害蟲(chóng)潛在的抗性問(wèn)題受到人們?cè)絹?lái)越廣泛的重視。一旦靶標(biāo)害蟲(chóng)對(duì)Bt棉花產(chǎn)生了抗性，將導(dǎo)致Bt棉花失去其利用價(jià)值。隨著轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉大面積推廣和種植年限的增加，近年來(lái)棉紅鈴蟲(chóng)對(duì)Bt棉的抗性有所上升，為轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的推廣應(yīng)用帶來(lái)防治風(fēng)險(xiǎn)。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(chóng)高發(fā)期采取青鈴剝查的方法，調(diào)查轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉田棉紅鈴蟲(chóng)的發(fā)生與為害指標(biāo)數(shù)據(jù)，從青鈴剝查角度分析轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉長(zhǎng)期大面積推廣應(yīng)用以來(lái)棉紅鈴蟲(chóng)災(zāi)變發(fā)生情況，為轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉防治紅鈴蟲(chóng)方面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供數(shù)據(jù)參考。

1材料與方法

1.1材料

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

1.2試驗(yàn)方法

2010～2015年每年的8、9月份棉紅鈴蟲(chóng)二代、三代發(fā)生高峰期（一般二代棉紅鈴蟲(chóng)高發(fā)期為8月中下旬，三代棉紅鈴蟲(chóng)高發(fā)期為9月中下旬），于1～12號(hào)試驗(yàn)田中，每塊田隨機(jī)摘取8～9個(gè)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(zhǔn)確性、普遍性和適用性，摘取青鈴時(shí)選取盡量多的棉花品種，共摘取100個(gè)青鈴。然后于實(shí)驗(yàn)室用刀具對(duì)青鈴進(jìn)行切割剝離，統(tǒng)計(jì)青鈴被害率、僵瓣率、百鈴侵入孔、百鈴蟲(chóng)道數(shù)、百鈴蟲(chóng)瘤數(shù)、百鈴活蟲(chóng)數(shù)及百鈴羽化孔等各項(xiàng)指標(biāo)。

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(kāi)始呈逐年上升的趨勢(shì)，2014年達(dá)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(dá)10.48%，對(duì)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(jiàn)侵入孔，自2013年開(kāi)始，百鈴侵入孔接近20個(gè)，較前3年有大幅上升。另外，2010年和2011年百鈴蟲(chóng)瘤數(shù)不多于10個(gè)，2012～2015年為14～36個(gè)，為2010年的2.3～6.0倍、2011年的1.4～3.6倍；2010年百鈴蟲(chóng)道數(shù)為6個(gè)，2011年和2012年剝查未見(jiàn)蟲(chóng)道數(shù)，2014年為2個(gè)，2013年和2015年分別為22個(gè)和16個(gè)；2010年、2013年和2015年剝查分別發(fā)現(xiàn)二代棉紅鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)6、2、5條及百鈴羽化孔4、12、7孔，其他年份未見(jiàn)幼蟲(chóng)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(chóng)引起的僵瓣率處于較低水平，之后僵瓣率上升，2013年最高，達(dá)26.5%，2014年雖有降低，但仍處在一個(gè)較高的為害水平；2010～2011年棉紅鈴蟲(chóng)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(gè)，2012～2015年為害逐步加重，維持在200個(gè)左右的高水平為害狀態(tài)；2010～2012年百鈴蟲(chóng)道數(shù)極少，2013年達(dá)近6年來(lái)的極大值120個(gè)，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(chóng)瘤數(shù)穩(wěn)步上升，由26個(gè)逐年上升穩(wěn)定在180個(gè)左右；2013～2015年三代棉紅鈴蟲(chóng)剝查百鈴分別發(fā)現(xiàn)幼蟲(chóng)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(gè)，其他年份未發(fā)現(xiàn)。

2.3棉紅鈴蟲(chóng)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(chóng)瘤數(shù)指標(biāo)還可以看出，近6年來(lái)二代、三代棉紅鈴蟲(chóng)的發(fā)生與為害趨勢(shì)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(shì)，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(dòng)稍大外，其他指標(biāo)無(wú)論是對(duì)棉鈴的危害程度，還是蟲(chóng)口發(fā)生量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2010～2012年同期水平。2014年二代紅鈴蟲(chóng)的百鈴蟲(chóng)道數(shù)和三代紅鈴蟲(chóng)的僵瓣率有較大波動(dòng)，二代紅鈴蟲(chóng)的百鈴蟲(chóng)瘤數(shù)表現(xiàn)為波動(dòng)上升，二代、三代紅鈴蟲(chóng)的百鈴蟲(chóng)瘤數(shù)以及三代紅鈴蟲(chóng)的百鈴侵入孔以2012年為節(jié)點(diǎn)，相較上一年呈倍數(shù)級(jí)爆發(fā)，三代紅鈴蟲(chóng)的僵瓣率以2011年呈倍數(shù)級(jí)增加，其余指標(biāo)基本以2013年為節(jié)點(diǎn)呈倍數(shù)級(jí)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(chóng)的各項(xiàng)指標(biāo)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(biāo)來(lái)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(shì)，若6個(gè)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(jí)增長(zhǎng)。

2.4三代棉紅鈴蟲(chóng)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(chóng)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(chóng)瘤數(shù)四指標(biāo)三代依次是同年二代紅鈴蟲(chóng)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(chóng)蛋白在棉花花鈴期的表達(dá)量降低有關(guān)，Bt毒蛋白不足以將大量的紅鈴蟲(chóng)殺死；二是隨著B(niǎo)t棉的大面積種植及種植年限的延長(zhǎng)，棉紅鈴蟲(chóng)對(duì)Bt棉的抗性增強(qiáng)，致使二代棉紅鈴蟲(chóng)在棉田留存的基數(shù)增加，導(dǎo)致三代棉紅鈴蟲(chóng)大量加重發(fā)生；三是隨著轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的種植，棉農(nóng)對(duì)棉田鱗翅目害蟲(chóng)疏于防治，用藥量明顯減少，加上花鈴期Bt表達(dá)量下降，進(jìn)一步導(dǎo)致三代棉紅鈴蟲(chóng)大量發(fā)生。

3結(jié)論與討論

三代棉紅鈴蟲(chóng)的發(fā)生為害時(shí)期是棉花產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期，此時(shí)如果對(duì)棉紅鈴蟲(chóng)防治不及時(shí)，則會(huì)對(duì)棉花產(chǎn)量及纖維品質(zhì)帶來(lái)較大損失，因此不能因?yàn)榉N植抗蟲(chóng)棉而放松對(duì)棉紅鈴蟲(chóng)的防治，應(yīng)重視花鈴期紅鈴蟲(chóng)的防治，同時(shí)需要加強(qiáng)對(duì)棉紅鈴蟲(chóng)的風(fēng)險(xiǎn)管控，以免為來(lái)年紅鈴蟲(chóng)的爆發(fā)帶來(lái)防治風(fēng)險(xiǎn)，隨著棉紅鈴蟲(chóng)對(duì)Bt棉耐受性水平的提高，今后應(yīng)加大對(duì)棉紅鈴蟲(chóng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，增強(qiáng)紅鈴蟲(chóng)發(fā)生為害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)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(qiáng)棉紅鈴蟲(chóng)的管控風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

紅鈴蟲(chóng)發(fā)生為害加重趨勢(shì)明顯，從側(cè)面反映出紅鈴蟲(chóng)對(duì)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(chóng)對(duì)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(duì)棉紅鈴蟲(chóng)的半致死劑量是2005～2007年的2倍。近年來(lái)大面積種植轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉，棉田針對(duì)棉鈴蟲(chóng)、棉紅鈴蟲(chóng)等鱗翅目害蟲(chóng)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(chóng)對(duì)Bt棉毒性的耐受性增強(qiáng)。Bt棉的靶標(biāo)害蟲(chóng)棉鈴蟲(chóng)的寄主植物較多，棉田周邊兼作其他作物，為棉鈴蟲(chóng)提供了相對(duì)安全的自然庇護(hù)所。在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保護(hù)棉鈴蟲(chóng)群體對(duì)Bt基因的敏感性，一定程度上維持了Bt棉對(duì)棉鈴蟲(chóng)的抗性選擇，而棉紅鈴蟲(chóng)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(duì)單一。因?yàn)榧t鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)以棉鈴為食物，運(yùn)動(dòng)性差、成蟲(chóng)擴(kuò)散能力弱等，不像Bt棉其他靶標(biāo)害蟲(chóng)（例如棉鈴蟲(chóng)）食性廣，紅鈴蟲(chóng)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(hù)所，Bt棉的持續(xù)選擇壓或者進(jìn)行藥物防治時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間繼續(xù)停留在Bt棉上進(jìn)行為害，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉田中敏感性個(gè)體大量死亡，個(gè)別抗性較強(qiáng)的棉紅鈴蟲(chóng)生存下來(lái)。隨著轉(zhuǎn)基因Bt棉種植年限的增加，其適應(yīng)性逐漸增強(qiáng)，抗性群體逐年增大，抗性增強(qiáng)。棉紅鈴蟲(chóng)的生存為害習(xí)性一定程度上加速了紅鈴蟲(chóng)對(duì)Bt棉抗性的發(fā)生。通過(guò)2010～2015年連續(xù)6年青鈴剝查結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，近年來(lái)紅鈴蟲(chóng)發(fā)生為害程度波動(dòng)上升或直線上升，發(fā)生為害加重趨勢(shì)明顯，進(jìn)一步表明隨著轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的大面積種植及種植年限的延長(zhǎng)，在鄱陽(yáng)湖棉區(qū)棉紅鈴蟲(chóng)對(duì)Bt棉抗性的增強(qiáng)，增大了棉紅鈴蟲(chóng)的防治風(fēng)險(xiǎn)。