转Bt基因水稻对东亚飞蝗抗寒性的影响

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（1湖南农业大学植物保护学院，长沙410128；2全国农业技术推广服务中心，北京100125）

转Bt基因水稻对东亚飞蝗抗寒性的影响

许释文1，肖铁光1*，朱景全2

（1湖南农业大学植物保护学院，长沙410128；2全国农业技术推广服务中心，北京100125）

为了探究转Bt基因水稻对东亚飞蝗抗寒性的影响，在室内条件下以转Bt基因水稻和非转基因水稻分别喂养东亚飞蝗3代，用过冷却点仪测定东亚飞蝗的过冷却点和冰点。结果表明，转Bt基因水稻饲养的东亚飞蝗的4龄、5龄幼虫、成虫（雌和雄）的过冷却点分别为-5.89、-7.59、-6.64和-6.79，与对照组无显著差异。

转Bt基因水稻；东亚飞蝗；抗寒性

东亚飞蝗［Locusta migratoria manilensis（Meyen）］属直翅目，蝗总科，是我国农牧业的主要害虫之一。在我国境内主要分布在北纬42°以南偏东部的季风平原地区，东部沿海各省以及台湾等地，南部海南、云南、广西、广东，西部四川、甘肃南部，北部河北、山西、陕西均是常发地区［1］。水稻本身没有抗虫性的基因，利用现代生物技术将苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis，Bt）杀虫蛋白基因导入水稻中，Bt杀虫蛋白与靶标昆虫中肠上皮细胞的受体特异结合，使水稻对某些靶标昆虫具有了抗性。自转基因水稻出现以来，很多研究者对其安全性进行了研究，其对非靶标害虫的安全性评价也是转基因水稻安全性研究的一部分。过冷却点的原理是在0℃以下，动物体液忍受不结冰的临界温度，是昆虫为避免因体液结冰而造成死亡所做出的适应性调节，用此来衡量昆虫的抗寒性强弱。笔者通过用转Bt基因水稻和非转基因水稻饲养东亚飞蝗进行对比实验，旨在研究转Bt基因水稻对东亚飞蝗这种非靶标害虫抗寒能力的影响。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

东亚飞蝗购自云南红河，以卵开始在室内进行饲养。室内温度为26±1℃，湿度40%～60%，光照LD：14：10。饲养3代后开始试验。

1.2 供试水稻

在湖南农业大学内，种植华恢1号和明恢63水稻来饲养东亚飞蝗。明恢63是华恢1号的非转基因亲本品种，在此实验中用作对照。水稻种子均来自中国农科院。

1.3 抗寒性测定

让热敏电阻测温探头与东亚飞蝗腹部充分接触，用棉花包裹探头与虫体腹部相连的部分，并用透明胶布将其固定至虫体紧贴探头不会松动。然后置于低温冰箱中。蝗虫是变温动物，随着冰箱内温度下降，蝗虫的体温产生变化，导致探头电阻值也产生变化，从而得到一个变化的电压降。过冷却点测定仪会采集这些数据并输入电脑，电脑进行自动记录。当温度降至蝗虫死亡，虫体冻结的瞬间会释放出凝结热，虫体表面温度升高，同样会传输入电脑，这样在绘制温度曲线图时，会出现一个凹形的峰，此峰有一个最低值，该值即为蝗虫的过冷却点。当回升到一定温度后再次呈现出下降趋势时，回升出现的最高点即为体液结冰点。每次实验20只飞蝗，重复3次。

1.4 数据分析

统计与分析数据在SPSS18.0和Excel2013中进行。

2 结果与分析

东亚飞蝗主要依靠卵越冬，过冷却点的高低决定着东亚飞蝗的抗寒能力。由表1、表2可知，取食转Bt基因水稻和非转基因水稻东亚飞蝗的过冷却点、冰点，没有显著差异（p＞0.05）；5龄东亚飞蝗的过冷却点、冰点比4龄与成虫的都要低，说明5龄蝗虫的抗寒能力最强；雌成虫的过冷却点、冰点高于雄成虫，故其抗寒能力比雄成虫弱。

表1 取食不同水稻的各龄期东亚飞蝗过冷却点平均值

表2 取食不同水稻的各龄期东亚飞蝗冰点平均值

3 结论与讨论

研究表明，转Bt基因水稻对东亚飞蝗4龄、5龄幼虫、成虫的抗寒性均没有显著差异。这与李海强、张炬红［1，2］等的实验结果相似。转Bt水稻的安全性在于取食转Bt基因水稻后，东亚飞蝗的生长发育、生命参数表、生殖代谢以及体内酶活性的影响。宋玲莉［3］等的实验证明，绝大多数的转Bt基因菌株对东亚飞蝗无毒性，Bt对东亚飞蝗的活性较低。究其原因可能与东亚飞蝗体内中肠特性有关系。

影响昆虫抗寒性有很多因素：（1）昆虫体内脂肪、蛋白质、糖原的含量。王思忠等对西藏飞蝗抗寒性研究后指出，昆虫抗寒性与其体内水分、脂肪含量等生理生化指标有关。薛丽指出，转Bt基因棉上的棉蚜体内这三者的含量与亲本对照物有显著差异［4］。（2）冷伤害也是影响昆虫抗寒性的因素之一，当冷伤害积累到一定程度，脂肪、蛋白质与糖原等生理生化指标对昆虫抗寒性的影响降低，取而代之的是冷伤害对其存活的影响［5］。（3）Bt毒蛋白对昆虫起作用的部位在中肠。中肠也是昆虫消化食物的场所，存在很多消化酶，如果胶酶、淀粉酶等等。张炬红等的实验证实，从短期或长期来看，转Bt基因棉上的棉蚜消化酶活力与对照相比无显著差异［2］。

转基因作物的安全性受到越来越多的关注，其研究也有不同的结果。本实验研究表明，华恢1号对东亚飞蝗的4、5龄幼虫、成虫的抗寒性没有影响。

本次实验的转基因水稻品种使用Cry1Ab／Ac为cryΙ群基因编码，cryΙ对鳞翅目昆虫有特异性，因此华恢1号的目标昆虫是鳞翅目昆虫。Cry基因可划分为4群，除去cryΙ外，cryⅡ对鳞翅目和双翅目昆虫有特异性，cryⅢ对鞘翅目昆虫有特异性，cryⅣ对双翅目昆虫有特异性。Cry基因的特异性不同，引起作用的靶标昆虫也不同。本实验仅研究了CryΙ基因对非靶标昆虫东亚飞蝗抗寒性的影响，研究其他cry基因群对非靶标昆虫东亚飞蝗抗寒性的影响也十分必要，可以完善转基因水稻对非靶标害虫的安全性评价。

个体生长发育和繁殖能力的影响［J］.新疆农业科学，2011，48（2）：287-290.

［2］ 张炬红，郭建英，万方浩，等.转Bt基因抗虫棉对棉蚜消化酶的风险评价［J］.华北农学报，2008，23（增刊）：238-242.

［3］ 宋玲莉，高梅影，戴顺英.苏云金芽孢杆菌抗东亚飞蝗的活性［J］.应用与环境生物学报，2005，11（5）：592 -594.

［4］ 薛 丽，肖 达，卢 延，等.转基因棉对棉蚜生长发育及其主要代谢物质含量的影响［J］.华北农学报，2011，26（4）：115-120.

［5］ 赵 静，崔宁宁，张 帆，等.异色瓢虫成虫体型及体内脂肪含量对其耐寒能力的影响［J］.昆虫学报，2010，53（11）：1213-1219.

［1］ 李海强，王冬梅，徐 瑶，等.转Bt基因抗虫棉对棉蚜

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

许释文（1989-），女，湖南常德人，硕士研究生。*通信作者：肖铁光，教授，Email：tieguang＠21cn.com。

国家科技攻关项目（2011BAD16B01）；湖南省科技攻关项目（62020908011）。