转Bt基因水稻Cry1Ab杀虫蛋白的环境动态及其对非靶标昆虫的影响

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1、浙江大学博士学位论文转Bt基因水稻Cry1Ab杀虫蛋白的环境动态及其对非靶标昆虫的影响姓名：白耀宇申请学位级别：博士专业：农业昆虫与害虫防治指导教师：程家安20040501中文摘要自1986年世界上第一例转Bt基因植物问世以来，这些转入了外源Bt杀虫基因植物潜在的生态风险一直是人们关注的焦点。本文以转BtcrylAb基因水稻克螟稻1号(KMDl)、克螟稻2号(KMD2)和华池B5为研究材料，通过室走和田间研究，对其所表达的杀虫蛋白在环境中的动态以及对～些非靶标昆虫的影响进行了研究，取得了如下结果：I．B冰稻CrylAb杀虫蛋白在稻田土壤

2、中的降解动态及其影响因子比较了Ⅺ讧D2叶片干粉中的CrylAb杀虫蛋白在三种水稻土即青紫泥田(Blueclayeypaddysoil)、黄筋泥田(Palepaddysoilonquaternaryredclay)和黄松田(Marine-fluvigenicyellowloamypaddysoil)中的降解动态，以及华池B6叶片、KMDl稻茎和叶片中的CrylAb杀虫蛋白在这三种土壤淹水和非淹水条件下的降解动态，研究了土壤微生物、土壤含水量、土壤口H值和温度对KMD2粉碎叶片中CrylAb降解的影响。结果表明，各Bt水稻供试组织@Cryl

3、Ab杀虫蛋白在水稻土中的降解均以前期较快，中后期降解速度缓慢，CrylAb残留量和时间之间关系符合一级化学降解动力学指数方程，半消减期为1．8～11．6d。CrylAb蛋白的降解动态与土壤类型密切相关，在青紫泥田中降解最快，其次为黄筋泥田，黄松田中降解最慢。淹水可显著加快水稻组织残体的腐解，从而促进CrylAb蛋白的降解。土壤微生物、土壤含水量、q-壤pH和温度与CrylAb蛋白降解速率呈显著的相关性。发现土壤微生物是影响Bt水稻CrylAb蛋白在土壤中降解的主要因子之一。pH较低的酸性土壤不利于CrylAb蛋白的降解，CrylAb蛋白

4、在中性和碱性土壤中降解较快。低温不利于CrylAb蛋白的降解，温度越高降解越快。2．Bt水稻组织CrylAb杀虫蛋白表达及其在田问残留的时空动态用ELISA技术检测了KMDl和KMD2各生育期不同组织中crylAb基因的表达水平，测定了水稻收割后不同时间植株地表残体(茎和叶)、根系及土壤中CrylAb的含量。结果表明，KMDl和KMD2生长期间crylAb基因在茎、叶片、根系、花粉及种子中均有表达。分蘖初期至成熟期，KMDl茎、叶片和根系@CrylAb蛋白的表达量分别为3．74～7．50rtg／g、3．78～9．13p．g／g和0．51

5、--0．561．tg／g；KMD2分别为3．97～8．25I_tg／g、4．19～8．841．tg／g和0．47～0．51u．g／g：KMDl和KMD2花粉干粉中CrylAb蛋白平均含量分别为13．12和31．41xg／g；Il中文摘要KMDl根系分泌物qbCrylAb蛋白的含量为1．18～21．85ng／株／d。在收割后160d，KMDI植株地表残体和根系中的CrylAb蛋白平均残留量分别为0．29肛g／g和0．07“∥g，KMD2分别为O．38p∥g和0．09肛g／g。在Bt水稻生长期间，或在收割后其植株残体(包括根系)腐解过程中，

6、向土壤中释放的CrylAb蛋白量均很低，低于试剂盒的检测下限0．5ng／g(土壤鲜重)。3．Bt水稻CrylAb杀虫蛋白在水体中的残留及其对水生昆虫的影响以KMDl和KMD2成熟后期的茎叶为材料，测定了其经浸水处理后残体中和水体中CrylAb杀虫蛋白的含量：调查了华池B6分蘖初期、分蘖盛期和分蘖末期稻田主要几类(鞘翅目、摇蚊科和蜉蝣目)水生昆虫的数量。结果表明，KMDl和KMD2茎叶经浸水100d后，水体中CrylAb杀虫蛋白平均含量分别为1．52ng／mL和1．08ng／mL，160d后分别为1．22ng／mL和1．33ng／mL。除

7、分蘖末期华池B6稻田中的蜉蝣目昆虫数量显著高于对照田(嘉早935)外，其它各类昆虫在两类稻田间均无显著差异。这表明，Bt水稻植株组织残体释放的CrylAb杀虫蛋白可在水体中残留和积累，但含量低，不会对稻田主要水生昆虫种群数量产生显著的影响。4．Bt水稻对龟纹瓢虫取食适合度的影响龟纹瓢虫Propylaeajaponica是稻田重要的捕食性天敌昆虫，具有取食稻花补充营养的习性。本研究通过龟纹瓢虫直接取食Bt水稻花粉以及通过捕食Bt水稻上饲养的稻褐飞虱Nilaparvatalugens两种途径，评价了Bt水稻CrylAb杀虫蛋白对该瓢虫生命参

8、数的影响。结果表明，龟纹瓢虫取食Bt水稻花粉其幼虫和蛹生长发育和成虫生殖参数与取食非转基因水稻花粉的相比无显著差异；捕食Bt水稻上饲养的褐飞虱(其成虫体内可检测到CrylAb杀虫蛋白)后，其幼虫和蛹生长发育