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第28卷 第2期 作　物　学　报 V ol. 28, N o. 2
2002 年3月　 179～ 184页 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA pp. 179～ 184　M ar. , 2002
转B t+ CpTI 双价抗虫棉的遗传稳定性及生育后期对棉铃虫抗性表现Ξ
袁小玲　唐灿明　张天真3
(作物遗传与特异种质创新国家重点实验室; 南京农业大学棉花研究所, 江苏南京, 210095)
摘　要　本文研究了转B t+ Cp T I 双价抗虫棉双抗- 1 4个世代的棉铃虫抗性及其生育后期棉花对棉铃虫的杀虫活力。
研究结果表明4个不同世代的双抗- 1在苗期、蕾期、开花期和铃期的抗虫性水平相近, 说明双抗- 1的棉铃虫抗性能稳
定遗传; 双抗- 1不同部位叶片抗虫性明显, 抗性水平与中心B t 相近, 也表现出前期抗虫性强后期抗虫性弱的时空表
达特性。尽管抗虫性有所下降, 双抗- 1在生育后期仍能延缓棉铃虫1～ 3龄幼虫的生长发育使其不能化蛹羽化并逐渐
死亡, 而在对照苏棉12号上的1～ 3龄幼虫能化蛹羽化。田间种植试验也表明双抗- 1生育后期没有被棉铃虫危害的症
状, 表现出了高抗虫性。
关键词　转B t+ Cp T I 双价抗虫棉; 遗传稳定性; 生育后期; 棉铃虫抗性
中图分类号: S562　　　文献标识码: A
Genetic Stabil ity of Tran sgen ic B t+ CpTI Cotton and Its Resistance to H elicoverpa
a rm igera in La ter D evelopmen ta l Stage
YUAN X iao2L ing　TAN G Can2M ing　ZHAN G T ian2Zhen3
(S tate K ey L aboratory f or C rop Genetics & Germ p lasm E nhancem ent, Cotton R esearch Institu te, N anj ing A g ricultural U niversity ; N anj ing 210095,
China)
Abstract　T he genetic stability of transgen ic B t + Cp T I in sect2resistan t co tton (nam ed Shuang - 1) in four
generations and its resistance to H elicoverp a arm ig era especially in later developm en tal stage w ere p resen ted in
the p resen t paper. L aborato ry bioassay Show ed there w as no sign ifican t difference in the resistance level of
Shuang- 1 in four generations at seedling, budding, flow ering and bo ll2setting stages, w h ich indicated that the
resistance is genetically stable. How ever, temporal fluctuation ex isted fo r the transgen ic B t+ Cp T I line just like
transgen ic B t lines, i. e. , resistance declin ing w ith co tton developm en t. T he 1st, 2nd and 3rd in star larvae all
developed slow ly, could no t pupated, em erged and died finally w hen they w ere fed w ith the leaves of Shuang 1
in later developm en tal stage, w h ile they could norm ally pupated and em erged w ith the ones of Sum ian 12 at the
sam e stage. T he field investigation also show ed sign ifican t resistance to bo llworm s since the buds, flow ers and
bo lls in Shuang 1 during later developm en tal stage w ere no t dam aged.
Key words　 T ransgen ic B t + Cp T I co tton; Genetic stability; L ater developm en tal stage; R esistance to
bo llworm
　　1995年, 我国首次获得了转B t+ Cp T I 双价基
因抗虫棉[ 1, 2 ]。有研究表明, 转双价基因烟草比较
B t 单基因抗虫烟草能明显延缓棉铃虫抗性发生[ 5 ]。
转双价基因抗虫棉对棉铃虫具有良好的抗性[ 2～ 4 ],
但双价抗虫棉主茎叶的抗虫性随生育期的延长而下
降, 即生育前期抗虫性强后期抗虫性弱[ 4 ]。在生产
中, 棉铃虫对棉花的经济危害时期也是中、后期严
重, 因此, 掌握双价抗虫棉生育后期对棉铃虫的毒
杀效果在生产上具有重要意义。转基因抗虫棉在转
化体中的遗传规律及其稳定性也是转基因育种研究
的重要组成部分。我们的研究已证明转B t+ Cp T I
双价基因抗虫棉的抗虫性表现为单基因显性遗传,
这有利于双价抗虫棉在育种上的应用。在我国, 转
B t+ Cp T I 双价基因抗虫棉已进入了商品化的生产Ξ 基金项目: 国家高科技863资助项目 (2001AA 212021)
作者简介: 袁小玲, 女, 硕士, 1973年生, 湖南常德人, 从事转基因育种。　3 论文联系人
Received on (收稿日期) : 2000211224, A ccep ted on (接受日期) : 2001206209

阶段[ 6 ] , 但有关其抗虫性在世代间的稳定性及生育
后期对棉铃虫的抗性尚未见报道。本文针对这两个
方面对双价抗虫棉进行了研究, 以便为双价抗虫棉
在生产上的应用及抗性治理等方面提供指导。
1　材料和方法
1. 1　材料
转B t+ Cp T I 双价基因抗虫棉 (简称双抗- 1)
来源见文献[ 4 ] , 将鉴定纯合的双抗- 1连续两年在
南京农业大学江浦试验基地和海南南繁基地自交加
代, 保留每个世代一定量的种子, 经硫酸脱绒、干燥
后保存于- 20℃冰箱中, 共获得4个世代的双抗- 1
自交种。抗虫性检测的抗虫对照用中心B t, 它的来
源见前文[ 4 ]; 感虫对照选用常规棉品种苏棉12号。
各供试棉花品种 (系) 除整个生育期不施用任何农
药, 田间管理水平与当地生产水平一致。
江苏农业科学院植物保护研究所束春娥研究员
提供对B t 毒蛋白敏感的棉铃虫品系。
1. 2　方法
双抗- 1在4个不同世代棉铃虫抗性稳定性测
定: 分别在苗期、蕾期、开花期和铃期测定双抗- 1
各世代棉株主茎叶对棉铃虫初孵幼虫的抗性, 各处
理设15次重复。
双抗- 1不同部位叶片棉铃虫抗性测定: 分别
于6月10日 (棉株5片真叶左右)和8月10日 (棉株13片
真叶左右) 测定各供试棉花品种 (系) 主茎、上部果
枝和下部果枝倒2～ 3叶对棉铃虫初孵幼虫的抗性。
上述抗虫性检测方法见文献[ 7 ]。
　　 双抗- 1对棉铃虫历期影响的测定: 7月20日,
将棉铃虫初孵幼虫接到放有双抗- 1、中心B t 和苏
棉12号叶片的塑料杯中, 每杯接5头, 每品种 (系)
设20次重复。当初孵幼虫长至2龄虫后分别单头饲
养。7月20日同时将在苏棉12号叶片上饲养成的活
泼2、3龄幼虫分别接入放有双抗- 1、中心B t 和苏
棉12号叶片的塑料杯中, 每杯接1头, 每品种 (系)
的2、3龄幼虫均设40次重复。1～ 3龄幼虫的饲养条
件同抗虫性检测条件, 每3天更换1次新鲜叶片, 同
时记录各龄期棉铃虫的存活情况, 直到所有幼虫化
蛹羽化或死亡。
双抗- 1田间棉铃虫危害调查: 8月30日调查双
抗- 1、中心B t 和苏棉12号的花、蕾和铃的棉铃虫
危害情况, 每个棉花品种 (系)调查100株。
2　结果分析
2. 1　转B t + Cp TI 双价抗虫棉不同世代的遗传稳
定性表达
双抗- 1的4个不同世代在苗期、蕾期、开花期
和铃期的棉铃虫抗性检测结果表明: 双抗- 1 四个
不同世代在不同生育期棉铃虫的死亡率 (图1)、危害
级别 (图2) 没有显著性差异, 饲养5天后均没有3龄
棉铃虫幼虫, 说明4个不同世代的双抗- 1都表现出
对棉铃虫的抗性且各世代抗性水平相近, 即棉铃虫
抗性在这4个世代之间能稳定遗传。从图1、图2还
可以看出, 4个不同世代的双抗- 1在苗期、蕾期、
开花期棉铃虫的死亡率都在70. 0% 以上, 叶片危害
级 别 在 2. 0 以 下; 铃 期 棉 铃 虫 的 死 亡
率小于60. 0% , 叶片危害级别大于2. 0; 这说明和
图1　　双价棉不同世代对棉铃虫的抗性表现
F ig. 1　Resistance of the different generations of transgenic B t and CpT I genes co tton to co tton bollworm
081　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　28卷

图2　双价棉不同世代对棉铃虫的抗性表现
F ig. 2　Resistance of the different generations of transgenic B t and CpT I genes co tton to co tton bollworm
单价抗虫棉一样, 双抗- 1的棉铃虫抗性也有前期
高, 后期低的时空表达特性。
2. 2　转B t + Cp TI 双价抗虫棉生育后期对棉铃虫
的抗性表现
2. 2. 1　转B t+ Cp T I 双价抗虫棉不同部位叶片棉
铃虫抗性　　双抗- 1不同部位叶片抗虫性检测结
果: 双抗- 1相对苏12号表现出良好的抗虫性, 抗
虫性为生育前期高后期低; 各部位叶片抗虫性水平
没有明显差异且与中心B t 相近。双抗- 1不同部位
叶片在生育前期主茎叶、上部果枝叶及下部果枝叶
棉铃虫的死亡率均大于90% , 叶片危害级别小于1.
0, 成活幼虫中无3龄虫出现; 但生育后期各部位叶片
的抗虫性明显下降, 棉铃虫的死亡率都小于50% ,
叶片危害级别达到2. 0级, 5天后成活幼虫中仍无3
龄虫出现, 说明双抗- 1在生育后期抗性下降后仍能
延缓棉铃虫的生长发育, 相对苏棉12号表现出抗虫
性, 抗性水平与中心B t 相近 (表1)。从表1还可以看
出, 双抗- 1在生长发育前期或后期不同部位叶片
之间的棉铃虫的死亡率、叶片危害级别和棉铃虫幼
虫的发育程度指标相近, 说明各部位叶片的抗虫性
没有明显差异, 抗虫性水平一致。
2. 2. 2　转B t+ Cp T I 双价抗虫棉对棉铃虫1～ 3龄
幼虫历期的影响　　用双抗- 1、中心B t 和苏棉12
号的嫩叶连续饲养棉铃虫1～ 3龄幼虫, 结果表明分
别喂养1, 2, 3龄棉铃虫幼虫在双抗- 1上发育成3
龄虫、4龄虫和4龄虫的比率分别为20. 0%、5. 0%
和20. 8% , 都没有发育到5龄虫就全部死亡, 而在
对照苏棉12号上能正常生长发育至化蛹羽化, 羽化
率分别达40. 0%、45. 0% 和37. 5% , 说明双抗- 1
在生育后期抗虫性下降后仍能延缓棉铃虫1～ 3龄幼
虫的生长发育, 从而导致1～ 3龄幼虫死亡; 双抗-
1对1～ 3龄幼虫的杀虫效果没有明显差异且对1～ 3
龄幼虫的毒杀能力与中心B t 相近 (表2)。
2. 2. 3　双抗- 1大田棉铃虫的为害情况　　8月30
日对各供试棉花品种 (系) 的花、蕾和铃的棉铃虫的
危害情况调查结果: 双抗- 1的花、蕾和铃均未被
棉铃虫为害, 中心B t 只有0. 24% 的铃表现为害, 而
苏棉12号的花、蕾和铃受棉铃虫的为害率达68.
9%、54. 8% 和21. 0% (表3) , 说明双抗- 1在生育
后期在大田中仍表现出高抗虫性, 而此时双抗- 1
棉株主茎叶的室内抗虫性检测表现低抗虫性, 表明
棉株的室内抗虫性检测结果与大田抗虫性表现不完
全一致。
3　讨论
许多文献的报道[ 1, 8～ 10, 14 ]表明转B t 单价基因
抗虫棉对棉铃虫的抗性有随棉株生育期进展而降低
的趋势。李付广等[ 3 ]的研究表明双价棉对棉铃虫高
抗且其抗虫性与单基因B t 抗虫棉相当, 我们[ 4 ]对
双抗- 1主茎叶及分期播种抗虫性的研究结果: 双
抗- 1的抗虫性与中心B t 等单价抗虫棉相近, 都表
现出前期抗虫性好, 后期叶片抗虫性有所下降的时
空表达特性。美国孟山都公司的转基因抗虫棉通过
长达6年的田间试验后 , 1996年进入了商业化应
1812期　　　　　　　袁小玲等: 转B t+ Cp T I 双价抗虫棉的遗传稳定性及生育后期对棉铃虫抗性表现 　　　　　　　　　　


用, 其中在美国超过72万公顷, 约占当年全国植棉
面积的13% , 涉及5700余户农户。在澳大利亚超过
3万公顷, 约占当年植棉面积的10%。然而, 在转基
因保铃棉大面积推广的第一年, 在美国约40% 棉农
施药防治了棉花的目标害虫[ 19～ 20 ]。尤其是澳大利
亚, 在棉铃虫的轻发生年, 抗虫棉意外地表现效果
差、变异大、杀虫晶体蛋白的下降期提前, 不仅普
遍施药, 而且与常规棉相比一般只减少施药次数
50% , 最差的几乎无效。已引起棉农对昂贵棉种和
抗虫效果差的不满和有关各界的强烈关注[ 17 ]。两国
都排除了田间出现抗性棉铃虫的可能性。我们认为
这可能也与抗虫棉后期叶片抗性的减弱有关。在遇
上高温、干旱以及棉铃虫虫口密度高的情况下, 转
基因抗虫棉后期的抗性可能更差[ 15 ]。因此, 针对抗
虫棉的表达特性, 应加强双价棉后期管理水平, 防
止棉株早衰, 提高双价棉后期的抗虫水平; 及时对
棉铃虫进行预测预报, 在棉铃虫大暴发期进行适当
的化学防治等措施来减少棉花后期的经济损失。
转基因抗虫棉后期抗性表达较差, 能否杀死杂
合体的棉铃虫与棉铃虫的抗性产生也是我们必须重
视的问题。用不同龄期棉铃虫的幼虫喂养转基因棉
花叶片的死亡率比较表明, 转基因抗虫棉对初孵和
1龄幼虫的抗性好, 随着龄期的提高, 死亡率逐渐
下降[ 10, 16, 17 ]; 但是, 统计棉铃虫体重的变化表明,
用2、3、4、5龄棉铃虫饲喂转B t 基因抗虫棉叶片3
天后, 棉铃虫的体重没有增加, 反而有所下降。对
照棉铃虫的体重则成倍增加[ 18 ]。此外, 除了6龄虫
外, 即使取食8月份大田转B t 基因单价抗虫棉叶片
的初孵和1- 5龄幼虫都不能化蛹, 6龄虫也仅有19.
8% 的幼虫化蛹 (本校1997年未发表资料)。H alcom b
等[ 11 ]测定B t 棉对美洲棉铃虫的杀虫活性, 其中1～
4龄连续取食后全部死亡。本文用1～ 3龄棉铃虫幼
虫接种转B t+ Cp T I 基因双价抗虫棉叶片均不能化
蛹羽化并逐渐死亡, 以及田间表现的高抗虫性都证
明转基因抗虫棉叶片对棉铃虫还有很高的抗性。因
此, 进一步说明在正常条件下, 在长江流域和黄河
流域棉区, 转B t+ Cp T I 基因抗虫棉已达到高剂量
表达, 再加上我国作物的种植方式是以农户为单位
的小片种植, 棉铃虫的寄主广泛, 存在着很多棉铃
虫的天然‘庇护所’, 棉铃虫不会很快产生抗性。
从基因构建方面考虑, 如何提高转基因抗虫棉
的后期抗虫性水平也是应该注意的问题。
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