聚合双基因和庇护所策略对亚洲玉米螟抗性的影响

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a67273271
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转基因抗虫作物的生产应用引领害虫防治技术发生了突破性变化。然而靶标害虫抗性的产生降低其防治害虫效果,阻碍了这一技术的可持续应用。只有实施有效的抗性治理策略将促使转基因抗虫作物持续高效的应用。一定条件下,理论模型预测高剂量-庇护所策略、聚合多基因策略可以有效延缓靶标害虫的抗性产生,因而被广泛接受和应用。然而其应用效果,尤其是不同条件下作用效果的实证数据有限。2020年,以亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis为靶标害虫的国产Bt玉米已获生产应用安全证书,生产应用在即。靶标害虫的抗性治理策略是亟待明确。本研究通过人工饲料混合Bt杀虫蛋白,分别模拟种植表达单一Bt杀虫蛋白Cry1Ab、Cry1Ie、Cry1F和两种杀虫蛋白Cry1Ab+Cry1Ie、Cry1Ab+Cry1F转基因抗虫玉米,以及没有庇护所、有庇护所且庇护所产生的敏感种群与汰选抗性存活种群比例在3:7、5:5、7:3条件下,亚洲玉米螟的抗性演化规律。结果表明,单蛋白汰选下,随汰选代数增加,亚洲玉米螟的抗性水平逐渐增加,但抗性上升速率存在显著差异。Cry1Ab汰选前4代,LC50差异不显著,汰选5~6代时LC50显著增加,抗性倍数亦大幅度升高到16~21倍。此后,随汰选代数增加,抗性倍数升高缓慢,汰选13代,抗性水平达到27倍。相比之下,Cry1Ie和Cry1F分别汰选下,抗性增加迅速。汰选3代,抗性分别升高400倍和508倍,4代后分别达到780倍(已超出可设定最高生测浓度范围)和542倍以上,13代后,Cry1F的抗性达到890倍。双蛋白汰选下,对Cry1Ab的抗性增加缓慢,汰选9代LC50显著增加,汰选12代,抗性倍数仅上升1.7倍。相比之下,对Cry1F的抗性上升较快,汰选3代,LC50显著增加,汰选6、12代,抗性显著升高321倍和370倍。同样,Cry1Ab+Cry1Ie双蛋白汰选下,汰选5代LC50显著增加,汰选11代,对Cry1Ab的抗性显著升高8倍。相比之下,对Cry1Ie的抗性上升较快,汰选3代,LC50显著增加,汰选6、11代,抗性显著升高233倍和304倍。在Cry1Ab汰选下,庇护所敏感种群与汰选种群比例达到3:7、5:5和7:3时,汰选11代,抗性分别为6.2、1.8和1.7倍。Cry1Ab+Cry1F双蛋白汰选下,庇护所敏感种群与汰选种群比例达到3:7和5:5时,汰选11代,对Cry1Ab的抗性分别为显著升高1.7和1.3,对Cry1F的抗性分别显著升高58和28倍。当庇护所敏感种群与汰选种群比例达到7:3时,对Cry1Ab的抗性没有显著增加,对Cry1F的抗性则显著升高10倍。同样,Cry1Ab+Cry1Ie双蛋白汰选下,庇护所敏感种群与汰选种群比例达到3:7时,汰选11代,对Cry1Ab和Cry1Ie的抗性分别显著升高1.3倍和5.1倍。当庇护所敏感种群与汰选种群比例达到5:5和7:3时,对Cry1Ab的抗性没有显著增加,对Cry1Ie的抗性则显著升高4.2和3.9倍。这说明,亚洲玉米螟对3种Bt蛋白的抗性演化速率有显著差异,与Cry1Ab相比,亚洲玉米螟对Cry1F和Cry1Ie更易产生抗性。聚合双基因有一定的延缓抗性产生的作用。庇护所能显著抑制抗性产生,当敏感个体与Bt玉米田存活个体达到5:5时,即可有效抑制抗性产生。
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