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黏虫Mythimna separata(Walker)是一种广泛分布于亚洲和澳州的重大农业害虫,玉米是黏虫严重危害的作物之一。全生育期高效表达特定苏云金杆菌Bacillus thuringiensis即Bt毒素的转基因抗虫玉米(Bt玉米)为黏虫的防治提供了新途径。全球20多个国家种植Bt玉米实践表明,靶标害虫抗性的产生将严重威胁Bt玉米的可持续应用。实施有效的抗性治理策略如高剂量庇护所、多基因策略可延缓甚或避免抗性的产生。明确害虫对Bt毒素的抗性演化及遗传规律是制定抗性治理策略的理论基础和科学依据。本文应用毒力生测法评价了Cry1Ab、Cry1Ac、Cry1Ah、Cry1F、Cry2Aa、Cry2Ab、Cry1Ie、Vip3Aa19、Vip3Aa16、Vip3Ca10种Bt毒素对黏虫的毒力及Cry类蛋白与Vip3类蛋白间的增效作用;以室内汰选法研究了黏虫对Cry1Ab、Cry1F、Vip3Aa19蛋白的抗性发展规律,进而研究了Vip3Aa19抗性品系的适合度代价与抗性遗传规律。 黏虫毒力生测结果表明:10种Bt毒素对黏虫的致死中浓度LC50值从1.6μg/g到78.6μg/g。与Cry1A类和Cry2Aa蛋白相比,Vip3类蛋白有较强的杀虫活性,LC50值从1.6到7.4μg/g,其中,Vip3Aa19毒力最强,LC50值仅为1.6μg/g。Cry类蛋白与Vip3A类蛋白之间存在增效作用,增效因子为2.2~9.2,Vip3Aa16与Cry1毒素的相互作用程度较高,而Vip3Ca蛋白与其他蛋白间均不存在增效作用。 用Cry1Ab、Cry1F、Vip3Aa193种蛋白开展了黏虫抗性汰选,在Cry1Ab75%~80%和99%的汰选压、Cry1F65%~72%的汰选压以及Vip3Aa1995%~99%的汰选压饲养初孵黏虫,7~10d后将存活幼虫转至普通饲料饲养。Vip3Aa19蛋白连续汰选的黏虫种群,其抗性发展迅速,汰选2代后抗性倍数达278.10倍;8代后,该种群对Vip3Aa19蛋白的抗性水平达到3000多倍。Cry1F蛋白连续汰选10代后,该种群对Cry1F蛋白的敏感性同对照种群没有显著差异。分别处于Cry1Ab高、低汰选压下的黏虫种群,在连续汰选5代和8代后,抗性倍数均未发生显著变化。 Vip3Aa19抗性品系对Cry1Ab和Cry1F的交互抗性水平分别为2.79倍和0.58倍,即对Cry1Ab产生较低水平的交互抗性,对Cry1F未产生交互抗性。Vip3Aa19抗性品系的幼虫期比敏感品系显著延长2.8d,羽化率降低34%。抗性品系比敏感品系的平均单雌产卵量下降29.5%,而当抗性品系幼虫期取食非汰选饲料(不含Bt蛋白的人工饲料)时,其平均单雌产卵量显著下降39.1%,即有显著的适应性代价。 Vip3Aa19抗性品系抗性显性水平与浓度相关,在高剂量下表现部分隐性遗传,低剂量下表现为部分显性遗传。以抗、感品系正反交后代的LC50计算的抗性基因显性水平(h)分别为0.68和0.33,这表明对Vip3Aa19杀虫蛋白的抗性遗传为受母性影响的不完全显性遗传。