全 文 ：转基因抗虫棉对不同生态环境的适应性研究 3
林　毅　(安徽农业大学生物工程系 ,合肥 230036)
【摘要】　选用 7 个转基因抗虫棉品种 WH1 、WH2 、WH3 、WH4 、WH5 、WH6 、B G2 和一个常规种泗棉 3 号 (CK) ,在
10 个生态环境不同的试验点 ,对它们的抗虫特性和产量性状的适应性进行了研究. 结果表明 ,转基因抗虫棉对
棉铃虫 ( Helicoverpa armigera) 、棉红铃虫 ( Pectinophora gossypiella)抗性很强 ,并且不受生态环境差异的影响 ,稳
定程度较高. 但其产量性状受环境影响较大 ,品种和试验点的互作效应显著. 与对照相比 ,WH6 和 B G2 的抗虫
性和丰产性较好 ,可以在生产上应用.
关键词 　转基因 　抗虫性 　适应性 　棉花
Adaptation of transgenic strains of insect2resistance cotton to different ecological environments. L IN Yi ( Depart2
ment of Bioengineering , A nhui A gricultural U niversity , Hef ei 230036) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2000 ,11 (2) :246～
248.
Seven transgenic strains of insect2resistance cotton , WH1 , WH2 , WH3 , WH4 , WH5 , WH6 and B G2 ,and one common
strain Simian23 (CK) were selected to investigate their adaptation to insect2resistance and yield trait at 10 different
sites. The results show that all transgenic strains had a strong resistance to bollworm ( Helicoverpa armigera) and pink
bollworm ( Pectinophora gossypiella) ,with a high stability and no difference in 10 sites ,but the yield trait was signifi2
cantly influenced by environmental factors. The interaction between strains and sites was significant . In comparison
with CK ,WH6 and B G2 had a good insect2resistance and high fiber yield ,and could be applied in practice.
Key words 　Transgene , Insect2resistance , Adaptation , Cotton.
　　3 安徽省种子工程项目及国家“九五”科技攻关项目 (9625382012012
05) .
　　1999 - 02 - 01 收稿 ,1999 - 06 - 14 接受.
1 　引 　　言
转基因抗虫棉是利用基因工程技术将外源抗虫基
因导入棉株转育而成的优良抗虫品种. 当前 ,我国试种
推广的转基因抗虫棉主要为带有 Bt 基因的品种. 这类
品种可以高抗鳞翅目害虫 ,对棉铃虫、棉红铃虫具有很
强的生物抗性 ,它们在棉花生产上的应用已经产生了
较好的经济效益、社会效益和生态效益[1 ,2 ,4～6 ] . 但是 ,
转基因抗虫棉的抗虫特性与丰产特性与环境因素的影
响是密切相关的 ,研究不同生态条件下转基因抗虫棉
抗虫和产量性状的适应性表现 ,对于发挥转基因抗虫
棉的增产潜力 ,确定它们适宜的种植区域 ,具有一定的
指导意义. 目前 ,此类相关研究的报导较少. 为此 ,选取
3 个不同生态类型棉区的 10 个试验点 ,对转基因抗虫
棉的适应性进行了研究.
2 　材料与方法
211 　供试品种
选择 8 个供试品种 : WH1 、WH2 、WH3 、WH4 、WH5 、WH6 、
B G2 和泗棉 3 号 (CK) . 其中 WH 系列的 6 个品种带有中国农科
院生物技术中心人工合成的 Bt 基因 ,B G2 为带有 Monsanto 公
司人工合成基因的美国品种 ,泗棉 3 号为我国栽培面积较大的
无抗虫基因的常规品种.
212 　试验设计
选择 3 个不同生态类型的 10 个试验点. 北方棉区 :淮北
(L1) 、宿县 (L4) 、涡阳 (L6 ) 、阜阳 (L7 ) ;江淮棉区 :合肥 (L2 ) 、全
椒 (L3) ;长江中下游棉区 :东至 (L5) 、华阳河 (L8) 、繁昌 (L9) 、望
江 (L10) . 各试验点均采用随机区组设计、3 次重复 ,试验面积
437104m2 . 供试品种于 1998 年春季全部种植在上述 10 个试验
点.
213 　栽培管理
营养钵育苗. 行株距 0173m ×0134m , 密度 42000 株·
hm - 2 .播种时间 ,施肥水平 ,病虫害防治以及其他管理措施与
当地大田相同 ,转基因抗虫棉不进行棉铃虫和棉红铃虫的防
治.
214 　虫害调查
主要调查棉铃虫、棉红铃虫为害情况. 于二代棉铃虫高峰
后期调查棉株顶尖受害率 ;于 7 月下旬和 8 月下旬分别调查
三、四代棉铃虫存活幼虫数及蕾铃受害率 ;收获后 ,随机取 500
粒种子 ,检查有虫口种子所占的百分比 ,调查红铃虫为害情况.
215 　统计分析
根据各点百株幼虫数、顶尖受害率、蕾铃受害率和虫籽率
的调查结果 ,计算 10 个点的平均数 ,定性说明各品种对棉铃虫
和棉红铃虫的抗性. 根据参考文献 [ 3 ]方法进行皮棉产量的方
差分析 ,测定品种与地点之间的相互作用 ,计算每一品种与每
一地点间的互作. 由 Finlay 和 Wilkinson 模型建立各品种直线
回归方程 ,通过比较回归系数的大小 ,判断各品种的稳定性和
应 用 生 态 学 报 　2000 年 4 月 　第 11 卷 　第 2 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Apr. 2000 ,11 (2)∶246～248
适应性.
3 　结果与分析
311 　对棉龄虫、棉红铃虫的抗性
由表 1 可知 ,转基因抗虫棉的抗棉铃虫、棉红铃虫
的特性较强 ,而且比较稳定 ,基本上不受地域限制. 按
常规棉每百株虫口数 10 头以上的防治标准 ,抗虫棉均
不需要防治. 此外 ,国内合成的 Bt 基因在转入棉株体
内的表达也是十分理想的 ,其抗虫效果与美国合成的
Bt 基因相当. 1998 年南方棉区棉铃虫发生严重 ,常规
棉泗棉 3 号的各项为害指标均相当高 ,防治成本也随
之增加.
表 1 　10 个试验点虫害调查平均值和标准误
Table 1 Mean values of 10 sites in insect investigation( mean ±SE)
性　状
Traits
品　种 Strains
WH1 WH2 WH3 WH4 WH5 WH6 BG2 CK
百株幼虫数 1174 ±0139 1147 ±0128 0161 ±0114 3102 ±0182 2134 ±0151 0186 ±0108 1137 ±0125 36159 ±7158
Young bollworm No.on each 100 plants
顶尖受害率 ( %) 2147 ±0145 1158 ±0124 3152 ±0167 1163 ±0121 1163 ±0119 0180 ±0109 1105 ±0122 12182 ±3159
Injured plant point rate
蕾铃受害率 ( %) 4136 ±1121 4157 ±1108 4190 ±1102 6133 ±1127 3112 ±0193 3141 ±0192 3151 ±0197 31181 ±7131
Injured bud and boll rate
虫籽率 ( %) 0190 ±0113 1101 ±0116 1103 ±0121 1155 ±0120 1116 ±0121 0164 ±0111 0135 ±0103 3149 ±1102
Injured seed rate
312 　皮棉产量及稳定性
31211 皮棉产量 　表 2 列出了供试品种各试验点的皮
棉产量 ,每个品种在各试验点表现不同. WH1 在 L9 产
量最高 ,在 L8 最低 ;WH2 在 L7 产量最高 ,在 L10最低 ;
WH3 在 L3 产量最高 ,在 L8 最低 ; WH4 在 L7 产量最
高 ,在 L10最低 ;WH5 在 L10产量最高 ,在 L9 最低 ;WH6
在 L9 产量最高 ,在L8 最低 ;B G2 在L7 产量最高 ,在L8
最低 ;CK 在 L7 产量最高 ,在 L3 最低 ;这表明品种和
地点之间存在较强的相互作用.
3 1212品种与地点的互作 　根据表3方差分析结果 ,
表 2 　10 个试验点 8 个品种的皮棉产量
Table 2 Fible yield of 8 strains in 10 sites( kg·hm - 2)
地　点
Sites
品　　种　Strains
WH1 WH2 WH3 WH4 WH5 WH6 BG2 CK
L 1 77515 91510 114010 106315 98410 95815 89710 115315
L 2 96415 113215 109915 103210 101515 132715 137815 117610
L 3 94810 109510 121315 96010 92215 148015 139315 96110
L 4 100810 121510 122510 111310 102010 132610 155515 109315
L 5 81310 110815 96115 86110 93115 124210 105415 104710
L 6 116710 126010 114415 115510 104515 125515 154915 124015
L 7 113815 127015 114310 117610 108310 128410 15821 5 137815
L 8 63010 96115 79210 64510 57910 97015 85210 116710
L 9 140515 126010 118915 115510 58810 173515 151915 160510
L 10 47515 90310 75010 58510 133915 107410 85315 103015
表 3 　皮棉产量方差分析
Table 3 Variance analysis of f ible yield
误差源
Source
自由度
DF
平方和
SS
均方
MS
F 值
F
试验点内区组 Blocks in the sites 20 212937 011147
试验点 Sites 9 3313085 317009 21129 3 3
品种 Strains 7 1611759 213108
品种×试验点 63 1019472 011738
Interaction between strains and sites
误　差 Error 140 1312429 010946 1184 3 3
总变异 Total 239 7519682
　3 3α= 0101. 可知品种与试验点间的互作极显著 ,表明各试验点生态环境不同 ,因而品种在各点的表现也就存在差异. 以表 4 列出的品种与试验点互作值的大小判断 ,WH1 适宜种植的地区 :L9 、L1 、L6 ;不适宜种植的地区 :L10 、L8 .WH2 适宜种植的地区 :L8 、L5 ;不适宜种植的地区 :L1 、L9 、L3 . WH3 适宜种植的地区 :L1 、L3 ;不适宜种植的地区 :L10 、L9 、L7 、L6 . WH4 适宜种植的地区 :L1 、L4 、L7 ;
不适宜种植的地区 :L10 、L8 、L3 、L9 . WH5适宜种植的表 4 　品种与地点互作
Table 4 Interaction bet ween strains and sites
品　种
Strains
地　　点　Sites
L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6 L 7 L 8 L 9 L 10
WH1 7131 - 1108 - 0192 - 0193 - 1196 6166 2177 - 2129 17122 - 16106
WH2 - 6103 - 1183 - 3109 0190 5177 0189 - 0140 7184 - 4145 0147
WH3 12172 - 0130 8156 - 1135 - 0128 - 3106 - 5115 0129 - 5140 - 5198
WH4 13104 - 0101 - 2192 3127 - 1156 - 3106 2147 - 4109 - 2128 - 11156
WH5 0132 1110 - 3184 - 1135 4172 - 2166 - 2115 - 6119 - 38150 40132
WH6 - 13135 0193 12139 - 1192 4145 - 9163 - 9172 - 1178 17103 1165
BG2 - 17133 4145 6171 13150 - 7193 10109 10130 - 9156 2175 - 12193
CK 4199 - 3183 - 16187 - 12108 - 3121 - 5129 1192 16166 13167 4109
7422 期 　　　　　　　　　　　　　　林 　毅 :转基因抗虫棉对不同生态环境的适应性研究 　　　　　　　　　
地区 :L10 、L5 ;不适宜种植的地区 :L9 、L8 、L3 、L6 . WH6
适宜种植的地区 :L9 、L3 、L5 ;不适宜种植的地区 :L1 、
L6 、L7 . B G2 适宜种植的地区 :L4 、L7 、L6 、L3 、L2 、L9 ,其
余 4 个点为不适宜种植地区.
31213 品种稳定性 　通过建立各品种直线回归方程 ,
得到各品种回归系数 ,以判断每个品种产量性状的稳
定性. 由表 5 可知 ,转基因抗虫棉除 WH3 和 WH5 外 ,
其余品种均低于平均稳定性 ,但这两个品种皮棉产量
表 5 　10 个试验点皮棉产量平均值及回归系数
Table 5 Average f ible yields of 10 sites and regression coeff icients
品种 Strains
WH1 WH2 WH3 WH4 WH5 WH6 G2 CK
回归系数 (b) Regression coefficients 1159 1160 0182 1118 - 0109 1113 1182 0170
平均皮棉产量 Average fible yield (kg·hm - 2) 93216 111211 105519 97416 95019 126514 126316 118513
都较低. 高于对照产量的转基因品种为 WH6 和 B G2 ,
它们可以在生态环境好的地区种植. 其中 , WH6 同
B G2 相比 ,其稳定程度较高 ,可在更大范围内种植.
4 　结 　　论
本试验结果证明转基因抗虫棉抗棉铃虫、棉红铃
虫特性很强 ,并且不受地域差异的影响 ,有很高的稳定
性 ,可以在生产上应用. 利用品种的抗虫特性抵御棉铃
虫、棉红铃虫的为害 ,减轻因虫害而造成的损失 ,是一
条更为有效的途径 ,它比化学防治、生物防治和其他防
治措施更为直接有效 ,所产生的经济效益、社会效益和
生态效益都是巨大的.
转基因抗虫棉的产量性状受环境影响较大 ,在不
同的生态地区表现出很大的差异 ,品种与地区间互作
显著. 因此 ,在确定试种和推广转基因抗虫棉品种时 ,
应根据当地的生态环境 ,选择适宜的种植品种 ,才能达
到节本增效的目的. 本试验中 ,WH6 和 B G210 点皮棉
平均产量均超过对照泗棉 3 号 ,可以在相应地区种植
推广.
参考文献
1 　Cousins YL et al . 1991. Transformation of an Aastralian cotton culti2
var prospects for cotton improvement through genetic engineering.
A ust J Plant Physiol ,18 :481～491
2 　Feng R(丰　嵘) , Zhang B2H(张宝宏) , Guo X2M (郭祥模) . 1996.
Effects of exogenous Bt gene of yield properties and insect resistance of
cotton. Acta Gossypii S in (棉花学报) ,8 (1)∶10～13 (in Chinese)
3 　Hu B2M (胡秉民) , Geng X(耿　旭) . 1993. Analysis of Crop Stabili2
ty. Beijing : Science Press. (in Chinese)
4 　Lin Y(林 　毅) , Zheng H2J (郑厚锦) , Gao Y2M (高永明) et al .
1998. Study on the anti2bollworm characteristics and yield traits of an2
ti2bollworm cotton. J A uhui A gric U niv (安徽农业大学学报) , 25
(2)∶174～177 (in Chinese)
5 　Perlak FJ et al . 1990. Insect resistant cotton plants. Bio/ Technology ,
8 :939～943
6 　Wilson FD et al . 1994. Yield ,yield components and fible properties of
insect resistant cotton lines containing a Bacill us thuringiensis toxin
gene. Crop Sci ,34 :38～41
作者简介 　林毅 ,男 ,1957 年生 ,硕士 ,副教授 ,学科方向作物遗
传育种 ,发表论文近 20 篇.
842 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　11 卷