棉铃虫Cry1Ac和Cry2Ab非隐性抗性的适合度代价

【摘要】棉铃虫(Helicoverpaarmigera)是农业害虫中抗药性发生较为严重的害虫之一近年来,棉铃虫在转Bt基因抗虫棉的广泛种植下得到了较好的控制。但在转Bt基因棉的持续选择压下,棉铃虫的抗性基因频率近些年有上升趋势。棉铃虫对转Bt基因棉花的抗性进化一直是转Bt基因棉花持续应用的最大威胁。影响昆虫Bt抗性进化的因素很多,其中抗性基因的相对适合度是重要因素之一。高剂量/庇护所策略是Bt抗性治理的主要措施之一,它的有效发挥取决于初始Bt抗性基因频率较低、携带Bt抗性基因昆虫和敏感昆虫能够自由交配以及Bt抗性基因为隐性。近年来对中国几大棉区的抗性监测结果表明,田间的非隐性Bt抗性基因频率有上升趋势。本文的两个抗性品系XJ-r15和An2Ab分别对Cry1Ac和Cry2Ab有一定抗性,且抗性基因为非隐性,其中XJ-r15的非隐}性抗性是由钙粘蛋白胞质区缺失突变引起。本文比较了XJ-r15和SCD以及An2Ab和An在室内饲养条件下的相对适合度；研究了XJ-r15抗性品系钙粘蛋白胞质区缺失突变对精子竞争的影响；并测定了转Bt基因棉叶片和常规棉叶片对抗Cry2Ab棉铃虫生长发育的影响。本研究旨在探究棉铃虫Bt非隐性抗性的相对适合度,对现有庇护所策略进行补充和完善提供一定的参考。1.棉铃虫CrylAc非隐性抗性品系XJ-r15的相对适合度棉铃虫Cry1Ac非隐性抗性品系XJ-r15为钙粘蛋白胞质区缺失突变品系,与敏感品系SCD相比对Cry1Ac活化毒素具有140倍左右的抗性。本文构建了XJ-r15.SCD.Fl代(SCD♀×XJ-R15♂、XJ-r15♀×SCD♂)的实验种群生命表。结果表明,XJ-r15品系在幼虫生长发育历期上比敏感品系SCD显著延长0.9天；在单头雌蛾平均产卵量和卵孵化率等繁殖力上没有显著差异。根据种群净增殖率计算各品系的相对适合度,与SCD敏感品系相比XJ-r15抗性品系的适合度为0.91,正反交F1代的适合度均为0.94。说明抗性品系XJ-r15与敏感品系SCD相比具有一定的适合度代价且适合度代价表现为非隐性。2.棉铃虫钙粘蛋白胞质区缺失突变对精子竞争的影响抗性品系XJ-r15的抗性为我实验室首次报道的由钙粘蛋白胞质区缺失突变导致。本文就钙粘蛋白胞质区缺失突变导致的抗性品系XJ-r15与敏感品系SCD在精子竞争上的差异做了相关研究。检测结果表明：(1)与敏感品系SCD雄虫相比,钙粘蛋白胞质区缺失突变抗性品系XJ-r15雄虫在四种交配竞争组合的精子竞争中都存在一定劣势。(2)棉铃虫雌虫与2头不同基因型雄虫进行有效交配后,均只有一头雄虫在精子竞争中获得父权。说明钙粘蛋白胞质区缺失突变抗性品系XJ-r15在精子竞争力上存在适合度代价。3.棉铃虫Cry2Ab非隐性抗性品系An2Ab的相对适合度棉铃虫Cry2Ab非隐性抗性品系An2Ab与敏感品系An相比对Cry2Ab活化毒素具有636倍的抗性。本文构建了An、An2Ab、F1代(An♀×An2Ab♂;An♂×An2Ab♀)的实验种群生命表。结果表明,抗性品系An2Ab的幼虫生长发育历期、蛹历期分别比敏感品系An显著延长1.4天和1.6天；蛹重和化蛹率分别比敏感品系An显著减少27.3mg和10%；单雌产卵量较敏感品系显著减少56.3粒。根据种群净增殖率计算各品系的相对适合度,与敏感品系An相比抗性品系An2Ab的相对适合度为0.78,F1代的相对适合度为1.13。说明抗性品系An2Ab与敏感品系An相比具有一定的适合度代价,且适合度代价表现为隐性。4.转Bt基因棉和常规棉的叶片对抗Cry2Ab棉铃虫生长发育的影响在室内比较了转单价Bt基因棉国抗19及其受体亲本常规棉泗棉3号、转双价Bt基因棉(BollguardⅡ)对棉铃虫Cry2Ab抗性品系、敏感品系及其杂交F1代棉铃虫生长发育的影响。结果表明,抗性品系和F1代取食泗棉3号后均表现出一定的适合度代价,在幼虫存活率、生长发育历期、蛹重、单雌产卵量上都显著低于敏感品系。取食转单价Bt基因棉和转双价Bt基因棉的抗性品系和F1代,不仅其幼虫存活率显著高于敏感品系,而且致死中时间也比敏感品系延长。取食9天后,抗性品系和F1代在泗棉3号上发育到4龄幼虫的比例显著低于敏感品系,在转单价Bt基因棉和转双价Bt基因棉上发育到3龄幼虫的比例均显著高于敏感品系。在常规棉上,抗性品系、F1代、敏感品系的内禀增值率分别为0.114、0.124和0.155；在转单价Bt基因棉上,抗性品系、F1代的内禀增值率分别为0.052和0.049；在转双价Bt基因棉上,抗性品系、F1代的内禀增值率分别为0.037和0.030。Cry2Ab抗性品系棉铃虫及其杂交F1代虽在两种转Bt基因棉上都能存活至化蛹,但在常规棉上也存在一定的适合度代价且适合度代价表现为非隐性。
【作者】张杰；
【导师】吴益东；
【作者基本信息】南京农业大学，农业昆虫与害虫防治，2013，硕士
【关键词】棉铃虫；适合度代价；非隐性抗性；父权竞争；

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