全 文 ：温度对转基因 741杨抗虫性的影响*
刘军侠1, 2 高宝嘉1* * 张炬红1 王永芳3 王进茂1
( 1 河北农业大学,保定 071000; 2 东北林业大学, 哈尔滨 150040; 3 河北省农林科学院谷子研究所, 石家庄 050031)
=摘要> 在不同温度下测定转基因 741 杨的抗虫性, 发现转抗虫基因 741 杨的抗虫性与温度密切相关 .随
着温度的升高, 舞毒蛾幼龄幼虫的总死亡率、累计死亡率均明显升高,且随着昆虫龄级的增加, 幼虫对转基
因株系和温度的敏感性逐渐降低. 温度对取食对照株系的昆虫生长发育有促进作用. 温度高, 舞毒蛾幼虫
的生长发育明显加快, 历期缩短,各龄期体重、排粪量增长快, 而以转基因杨饲喂的昆虫发育进度随温度变
化差异不显著. 对 1998~ 2000 年温度资料和相应的杨扇舟蛾死亡率建立了回归方程, 各高抗和中抗株系
的温度2昆虫死亡率曲线均表现为明显的回归关系.
关键词 转基因 741 杨 舞毒蛾 抗虫性
文章编号 1001- 9332(2004) 05- 0853- 03 中图分类号 S763. 42 文献标识码 A
I nfluence of temperatur e on insect2resistance of transgenic hybr id poplar 741. LIU Junxia1, 2, GAO Baojia1 ,
ZHANG Juhong1, WANG Yongfang3, WANG Jinmao1( 1Hebei Agricultura l University , Baoding 071000, Chi2
na ; 2Nor theast Forestry Univer sity, Harbin 150040, China ; 3 I nstitute of Millet, Academy of Agr icultur al and
Forest Sciences of Hebei P rovince, Shijiazhuang 050031, China ) . 2Chin. J . Appl. Ecol. , 2004, 15( 5) : 853~
855.
The study showed that the insect2resistance of transgenic hybrid poplar 741 was closely r elated with tempera2
ture. T he total mortality and accumulative mortality of Gypsy moth ( Lmantr iadispar L. ) larvae increased wit h
incr easing temperature, and the sensitivity of larvae to the clones of transgenic hybrid poplar 741 and temperature
decreased gradually with t he increasing instars. Temperature had a promotion to the development of larvae fed on
CK.When the t emperatur e was high, the development of larvae quickened, the development period shortened,
and the weight incr easing rate and the frass increasing quantity quickened, but the development rate of larvae fed
on tr ansgenic hybrid poplar 741 was not obvious with varied temperatur e. The regressive equation of temperature
and Closter a anachoreta (Fabricius) mortality dur ing 1998~ 2000 year indicated that high resistant and medium
resistant clones. temperature2insect mortality curve presented an obvious regressive r elation.
Key words T ransgenic hybrid poplar 741, Gypsy moth, Insect2r esistance.
* 国家自然科学基金资助项目( 30070626) .
* * 通讯联系人.
2002- 10- 12收稿, 2003- 02- 28接受.
1 引 言
随着转抗虫基因植物的研究和应用的发
展[11~ 13] , 转基因植物抗虫性成为检验其效果的一
个不可缺少的指标.转基因植物的抗虫性可以通过
昆虫死亡率、发育历期、体重增长速率、排粪量、蛹
重、羽化率等指标确定.影响转基因植物抗虫性因素
的研究报道较少[1~ 10, 14, 15] .本文报道了温度对转双
抗虫基因 741杨抗虫性的影响,并对 1998~ 2000年
温度资料和杨扇舟蛾死亡率进行了回归分析.
2 材料与方法
211 供试材料
PB29、PB17 转双抗虫基因 741 杨 2 个系号和对照 (CK)
叶片由河北农业大学林业生物技术实验室提供.舞毒蛾卵块
于 2002 年 4 月采自秦皇岛.
212 试验方法
用转基因 741 杨叶片在室温和人工气候箱中分别逐龄
饲养舞毒蛾幼虫 .饲养容器为罐头瓶,以带透气孔的封口膜
封口. 人工气候箱的温度分别为 24 ? 1 和 28 ? 1 e , 光照B黑
暗= 16B8(h) ,室内平均气温 18? 1 e .
供试 1 龄幼虫为孵化 1 d 的初孵幼虫,每处理 20 头, 设
6 次重复,记录幼虫总死亡率和定期累计死亡率. 供试 2 龄
幼虫处理前用对照喂至 2 龄, 转用抗虫杨叶片喂至化蛹, 每
处理 1 头,设 10 个重复, 记录各龄的发育历期、蜕皮情况. 2
龄幼虫开始转用抗虫杨叶片饲喂时, 称体重, 待进入下一龄
时再称体重, 记录其体重增长速率,并将虫粪取出烘干,计算
每一龄期的排粪量. 同时做对照实验, 每天及时更换新鲜叶
片. 总死亡率= 饲养末期总死亡数/饲养初期总数 ;累计死亡
率= 在一定时间内总死亡数/饲养初期总数; n 龄发育速率
= 1/ n 龄发育历期; n 龄幼虫体重增长速率= [ n 龄幼虫平
均体重- ( n- 1)龄幼虫平均体重] /历期.
3 结果与分析
311 转基因 741杨对舞毒蛾 1龄幼虫的杀虫活性
31111 舞毒蛾 1龄幼虫的总死亡率 各系号舞毒蛾
应 用 生 态 学 报 2004 年 5 月 第 15 卷 第 5 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, May 2004, 15( 5)B853~ 855
1龄幼虫的测定结果表明, 不同温度下, 幼虫总死亡
率差异大. PB29、PB17、对照( CK)在室温与 24 e
时相比分别相差 515%、317%、318%,而在 24 e 与
28 e 时相比分别相差 5015%、3814%、1613% (表
1) .由此可见,随着温度的升高, 各株系的昆虫死亡
率均有所上升. PB29和 PB17的总死亡率受温度影
响大,随温度的升高,死亡率升高很快. 究其原因, 温
度高,昆虫取食量加大,代谢旺盛, 发育快,总体死亡
率高. 取食抗虫杨 PB29、PB17的昆虫, 其体内毒蛋
白积累增多,昆虫死亡率的加大幅度明显高于对照,
且 PB29的死亡率明显高于 PB17.
表 1 舞毒蛾幼虫在不同温度下总死亡率
Table 1 Total mor tality of Gypsy moth larvae under di fferent tempera2
tures( % )
系号
Clones
温度 T emperature( e )
18 24 28
PB29 31 3615 87
PB17 1813 22 6014
CK 8 1118 2811
31112舞毒蛾 1龄幼虫的定期累计死亡率 在第 2、
4、6和 8 d,舞毒蛾 1龄幼虫在室温下的死亡率都很
低,差距不明显. 随着温度的升高,取食抗虫杨的幼
虫死亡率迅速上升, PB29、PB17、对照(CK)在 28 e
时第 8 d 死亡率分别达到 8018%、5014% 和
1619%,其次是 PB17, 而 CK 的死亡率随温度的升
高,变化不明显(图 1) .
图 1 不同温度下幼虫的累计死亡率
Fig11 Accumulat ive mortality of larvae under different temperature1
312 不同温度对舞毒蛾幼虫生长发育的影响
31211对舞毒蛾幼虫发育速率的影响 用 CK 饲喂
(至 2龄)的舞毒蛾幼虫的发育速率在24 e 与 28 e
两种温度下差异显著. 28 e 时的幼虫发育明显快,
随着龄期的增长,发育速率的差异越来越小. PB17、
PB29在两种温度下差异不明显, 并且抗性越高, 发
育速率受温度影响越小(表 2) .
31212对舞毒蛾幼虫体重的影响 取食 CK 的舞毒
蛾幼虫在两个温度下体重增长差异明显.温度高, 体
重增长快, 并随龄级的增加, 体重增长速率越来越
大. PB17、PB29受温度影响不大,甚至在 28 e 下生
长受到抑制(表 3) .
表 2 不同温度对舞毒蛾各龄期幼虫发育速率的影响
Table 2 Influence of different temper ature on the development r ate of
every instars Gypsy moth larvae( d- 1)
系号
Clones
温度
T emperature
( e )
Ò 龄
Second
instars
Ó 龄
T hird
instars
Ô 龄
Fourth
instars
Õ 龄
Fifth
instars
Ö 龄
Sixth
instars
CK 24 012273 012127 012041 011695 010976
28 013333 012647 012368 011538 011143
PB17 24 012195 012308 012 011452 01125
28 0125 012273 011818 011887 011538
PB29 24 012041 011905 011951 011515 011429
28 012041 011333 012 011471
表 3 不同温度对舞毒蛾各龄期幼虫体重增长速率的影响
Table 3 I nfluence of different temperature on the weight increasing rate
of every instars Gypsy moth larvae( g#d- 1)
系号
Clones
温度
T emperature
( e )
Ò 龄
Second
instars
Ó 龄
T hird
instars
Ô 龄
Fourth
instars
Õ 龄
Fifth
instars
Ö 龄
Sixth
instars
CK 24 010018 010038 010066 010164 010439
28 010019 010083 010117 010310 010668
PB17 24 010012 010028 010072 010181 010461
28 010016 010064 010062 010179 010417
PB29 24 010016 010048 010139 010293 010064
28 010016 010064 010096 010315
31213 对舞毒蛾幼虫排粪量的影响 取食 CK的舞
毒蛾各龄幼虫的排粪量在 24 e 与28 e 两种温度下
差异明显, 尤其是最后 1 龄的差异格外显著, 而
PB17、PB29则差异不大. 三者横向比较, 排粪增长
率 CK> PB17> PB29. PB29对舞毒蛾排粪有明显的
抑制作用(表 4) .
表 4 不同温度对舞毒蛾幼虫排粪量的影响
Table 4 Influence of different temper ature on the quanti ty of fr ass of
every instars Gypsy moth larvae( g# ind- 1)
系号
Clones
温度
T emperature
( e )
Ò 龄
Second
instars
Ó 龄
T hird
instars
Ô 龄
Fourth
instars
Õ 龄
Fifth
instars
Ö 龄
Sixth
instars
CK 24 010016 010040 010098 010259 010474
28 010012 010061 010161 010399 011191
PB17 24 010012 010049 010070 010207 010466
28 010013 010061 010149 010308 010608
PB29 24 010010 010056 010121 010304 010311
28 010011 010066 010137 010331 -
313 气温与转基因 741杨抗虫性的关系
在连续的养虫试验中发现, 取食抗虫杨各株系
的昆虫死亡率随着一年内温度的变化均有所变化,
且呈现一定的规律性. 1998 年与 1999 年分别在不
同时间、以不同系号抗虫杨饲养的杨扇舟蛾死亡率
见表 5.从表 5可见, CK 的死亡率都比较随机, 没有
随时间变化而上升或下降的规律, 而取食抗虫杨的
杨扇舟蛾的死亡率随饲虫时间的延迟而有所下降.
从 CK的死亡率来看, 昆虫本身并不是造成死亡率
854 应 用 生 态 学 报 15卷
下降的主要原因. 随着时间的推迟, 气温逐渐下降,
可能导致转基因杨中杀虫晶体毒蛋白的表达量随之
下降,从而对昆虫的毒杀作用减弱,使昆虫的死亡率
降低.
对 1998~ 2000年间的气象资料进行收集整理,
并对不同饲虫时间的平均气温和相应的昆虫死亡率
进行回归分析, 建立了回归方程(表 6) . 由表 6可看
出,各高抗和中抗株系的 T2M曲线均有明显的回归
关系, 昆虫的死亡率 M随气温 T 的下降而下降, 其
中高抗株系 PB29、PB3、PB11的 T2M曲线呈对数曲
线关系, R2 值均在 0195 以上;中抗株系 PB1、PB9
的T2M 曲线为乘幂关系, R2 值均在 0197以上. 由
此可见,由于抗虫杨杀虫晶体毒蛋白含量随气温下
降而减少,从而各株系的昆虫死亡率也有所下降.
表 5 随时间变化杨扇舟蛾的死亡率
Table 5 Mortal ity of Clostera anachoreta ( Fabr icius ) larvae wi th the
time var ying( % )
日期 Date PB29 CK PB11 CK PB1 CK
19981814~ 8119 9311 31 3 100 313 8217 313
8119~ 8127 8815 0 8815 0
8129~ 9116 8010 31 3 7718 313 7010 313
日期 Date PB3 CK PB10 CK PB12 CK PB15 CK
19991814~ 9113 9010 31 3 7010 313 9617 1313 2617 313
8123~ 9114 7815 61 7 4617 617 5313 617
8130~ 9114 7010 61 7
912~ 9115 2617 1010
表 6 1998~ 2000年杨扇舟蛾死亡率 M与平均气温T的回归方程
Table 6 Regressive equation on the mor tality of Clostera anachoreta
( Fabricius) larvae with aver age air temper ature during 1998~ 2000
日期
Date
系号
Clones
方程
Equation
R 2
1998 PB29 M= 126199lnT- 327152 019683
PB11 M= 204163lnT- 57814 019987
PB1 M= 010372T213231 019917
1999 PB29 M= 221746lnT+ 812696 019989
PB3 M= 167175lnT- 504148 019584
PB9 M= 5E- 10T711626 019992
2000 PB29 M= 204135lnT- 56515 019943
PB11 M= 291178lnT- 852139 019543
PB1 M= 2E- 14T111262 019766
4 结 论
411 温度变化对各转基因株系抗虫性有明显影响.
对照株系随温度升高,死亡率上升不明显,而转基因
株系的昆虫死亡率随温度升高,明显上升.
412 随温度升高,以转基因 741杨饲喂的舞毒蛾幼
虫的各龄期的历期及发育速率、体重增长速率、排粪
量等的变化差异不显著, 而用对照株系饲养的舞毒
蛾幼虫的历期缩短,体重、排粪量明显增长. 高温使
取食抗虫杨的昆虫摄入的毒蛋白数量增加, 对其生
长发育有一定的抑制.
413 用抗虫杨连续进行的养虫试验表明, 转基因
741杨的抗虫性稳定.在 1年内, 各高抗和中抗株系
的温度2昆虫死亡率曲线均明显的回归关系, 随着气
温的逐渐下降,对舞毒蛾幼虫的毒杀作用减弱, 使昆
虫的死亡率降低.
414 转基因 741杨对舞毒蛾幼虫的生长发育有明
显的抑制作用,使各发育龄期比对照明显延长, 各龄
期发育速率也远远小于对照,且对照昆虫的体重增
长率和排粪量也比转基因各株系高, 其抑制作用
PB29> PB17> CK.
参考文献
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作者简介 刘军侠, 女, 1970 年生, 在读博士生 , 副教授, 主
要从事森林昆虫学研究, 发表论文多篇.
8555 期 刘军侠等:温度对转基因 741杨抗虫性的影响