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农药快讯:2020年第9期
  文章:49篇

转基因抗虫玉米在草地贪夜蛾防治上的应用

作者:现代农药 编辑部 更新时间:2020-05-15 点击量:1304

编者按


《现代农药》2020年第19卷第2期刊载了中国农业科学院植物保护研究所联合中化化肥有限公司发表的《转基因玉米防治草地贪夜蛾应用进展》的研究论文,该项研究由国家重点研发计划(2016YFD0200500,2017YFD0200304)和中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(Y2019YJ06)共同资助。本文节选该文章部分内容,以供读者参考!


 


目前,国内针对草地贪夜蛾的发生危害,采取的主要措施是应急化学农药防治,充分发挥了化学农药杀虫速度快、易操作、可选药剂品种多的优势,快速有效地控制了该害虫的危害。2019年农业农村部推荐应急防治农药名单涵盖了有机磷类、菊酯类、苯甲酰脲类、双酰胺类杀虫剂品种及农药混剂共25种。国内一些研究机构也广泛开展对于草地贪夜蛾的防治药剂的测试。


王芹芹等通过对14种农药对草地贪夜蛾杀卵活性室内生测表明,苯氧威、甲维盐、除虫脲等杀虫剂的活性较高,可以作为产卵期、幼虫孵化期的备选药剂。陆道训等测试不同药剂对草地贪夜蛾的防治效果,研究表明甲维茚虫威和虱螨脲对草地贪夜蛾幼虫防效良好。通过对4龄幼虫防效测试,施药后3 d和14 d的杀虫效果均达到100%,保苗防效分别达到68%和95%。吴正伟等研究表明,甲维盐和虫酰肼均可有效控制草地贪夜蛾,两者作用各有特点,可以根据需要联合使用,优势互补。截至目前,从化学药剂对草地贪夜蛾的防治效果来看,还较为理想,并未出现大面积防治失控事件。然而,笔者亲自前往广西、云南实地与种植户交流发现,种植者为了达到防治效果,超量使用农药的现象不在少数。根据已有的害虫抗药性经验推测,随着药剂的过度使用,国内草地贪夜蛾抗药性将会成为突出问题。


国外对草地贪夜蛾抗药性研究报道已经很多。在美洲西部地区,草地贪夜蛾对毒死蜱、丁硫克百威、高效氯氟氰菊酯等农药产生了抗性,导致化学防治效果下降。在中美洲,草地贪夜蛾田间种群对毒死蜱、氯菊酯、氟虫双酰胺、杀铃脲和乙基多杀菌素产生中等水平抗性。巴西中部草地贪夜蛾已经对菊酯类药剂产生中高抗性。进一步抗性机理研究表明,草地贪夜蛾抗药性的产生与靶标基因突变有关,这与其他鳞翅目害虫的抗性机制类似。国内对于草地贪夜蛾抗药性研究报道相对较少,吴益东等研究表明,迁飞至中国的草地贪夜蛾种群对有机磷和菊酯类具备一定抗性,但需要更深一步详细验证。国内大量研究表明,长期大量使用化学药剂防治棉铃虫、小菜蛾等鳞翅目害虫,会产生较严重的抗药性。由此类推,同为鳞翅目害虫的草地贪夜蛾,在国内抗性发展问题,值得高度关注。


 转基因抗虫玉米在草地贪夜蛾防治上的应用

针对草地贪夜蛾的抗药性问题,采用转基因作物抗击害虫成为一项重要的抗性治理策略,国外已经开展大量此类研究。自20世纪90年代,美国、加拿大、阿根廷已经开始大面积种植转基因抗虫玉米用于防治玉米螟、草地贪夜蛾等鳞翅目害虫。报道显示,美国、加拿大和南非广泛种植BT玉米防治草地贪夜蛾,其类型主要包括Cry1F、Cry1Ab、Cry1A.105和Cry2Ab2。Armstrong等研究表明,Cry1Ab玉米对玉米螟和草地贪夜蛾具有良好的抗虫能力,能高效控制害虫在心叶期和穗期的危害。南非亦有类似报道,MON810和MON89034品种对幼虫防治效果较好,其种植面积占该国玉米种植总面积的71%。


国内研究方面,岳同卿等研究发现,转Cry1Ah抗虫玉米对亚洲玉米螟具有显著抗性,外源基因可在玉米植株内稳定表达并逐代稳定遗传。王培等通过室内和田间抗虫试验发现,Cry1Ac玉米显著降低亚洲玉米螟的危害,初孵幼虫取食6~7天后,存活率普遍低于15%。张丹丹等研究表明BT-Cry1Ab和BT-(Cry1Ab+Vip3Aa)玉米对草地贪夜蛾1~4龄幼虫均具有很好的防控效果,其中BT-(Cry1Ab+Vip3Aa)的效果显著优于BT-Cry1Ab。


 转基因抗虫玉米抗性问题凸显

尽管BT玉米已成为害虫防治的重要途径,但是随着大面积推广种植,抗性问题也日益凸显。国外研究显示,害虫在基因和环境双重选择条件下,几年内就会产生抗性,相关报道屡见不鲜。转基因抗虫玉米推广数年后,在美洲和非洲均已检测到害虫田间抗性种群,且抗性水平呈上升趋势。据报道,美洲种植转基因抗虫玉米(表达Cry1F)7年后,在波多黎各监测到草地贪夜蛾对Cry1F产生抗性,导致转基因抗虫玉米防效下降。南非种植转基因抗虫玉米8年后,田间检测到对转基因抗虫玉米产生了中等水平抗性。在巴西也有类似报道,该害虫对Cry1F和Cry1Ab均产生不同程度抗性。


转基因玉米在国内尚未推广种植,但相关研究机构已经开展转基因抗虫玉米对害虫的抗性风险评估。相关研究表明,玉米螟对转基因Cry1Fa玉米产生了低水平抗性,为后续草地贪夜蛾对转基因玉米的抗性研究提供重要的参考价值。


针对转基因抗虫作物的抗性风险问题,研究人员通过基因调控手段,提高有效蛋白表达,延缓害虫抗性发展。Gómez等研究表明,基因诱变可以提升Cry1Ab的杀虫活性,主要因为N514A突变使杀虫蛋白表达量增加。Eghrari等对BT等位基因研究表明,TC1507×MON89034×NK603在纯合BT玉米中蛋白表达量更高,更适合用于防治草地贪夜蛾。王培等研究结论与之一致,纯合型BT玉米对玉米螟的抗虫能力显著高于分离型。另外,基因组合也被用于提高转基因玉米对草地贪夜蛾防效。国外研究表明,重组基因Cry1A.105抗虫玉米对草地贪夜蛾防效高于Cry1F和Cry1Ab。国内亦有类似研究成果,李国平等研究发现Cry1Ab(或Cry1F)+Vip3Aa、Cry1Ab(或Cry1F)+Cry2Ab玉米可有效控制草地贪夜蛾的发生与危害。



节选自:任龙,沈明鹤,王溪竹,芮昌辉. 转基因玉米防治草地贪夜蛾应用进展. 现代农药. 2020, (2): 12-15
tag: 转基因  抗虫  玉米  草地贪夜蛾  

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