肖留斌， 趙洪霞， 柏立新， 譚永安， 肖松華， 劉劍光

（江蘇省農業(yè)科學院植物保護研究所，南京 210014）

轉基因植物進入自然界可能會給環(huán)境及其他生物帶來一定風險，包括外源基因向近緣植物或微生物的轉移、基因產物對環(huán)境及非目標生物的負面效應以及一些長期的生態(tài)學效應，其生態(tài)安全性問題受到愈來愈多人的關注［1］。在我國，Bt棉花長期高比例種植，眾多學者圍繞害蟲對Bt棉的抗性風險、Bt棉對棉田害蟲和天敵的影響、Bt棉中Bt毒蛋白對非靶標動物乃至對棉田生物多樣性等的影響進行了一系列研究［2－6］。隨著生物技術、基因工程的發(fā)展，多種抗性基因資源的不斷發(fā)現和挖掘，越來越多的新型抗蟲基因被導入棉花，其對環(huán)境安全性的影響特別是對棉田節(jié)肢動物群落的影響亟待明確。江蘇省農業(yè)科學院將野生薺菜凝集素基因（WSA）導入常規(guī)陸地棉品種，對9個高品質轉WSA基因棉花株系進行抗蚜鑒定，鑒定結果表明轉WSA基因棉花株系對棉蚜具有較高的抗性［5］。作者應用群落生態(tài)學的方法，研究了轉WSA基因棉花對靶標、非靶標生物及棉田節(jié)肢動物群落的影響，以期為該基因的生態(tài)安全性進行科學評價。

1 材料與方法

1．1 供試棉花

供試棉花材料有轉WSA 基因棉‘抗蚜8017’（由江蘇省農科院經濟作物研究所選育并提供），轉Bt基因棉‘鄂雜棉10號’（由江蘇省農科院經濟作物研究所提供），常規(guī)棉‘蘇棉9號’（由江蘇省新洋農業(yè)試驗站育成并提供）。

供試棉花材料在江蘇省農業(yè)科學院植物保護研究所試驗田種植，周圍采取嚴格隔離措施，試驗完成后焚燒棉花秸稈，以防止基因擴散。2010年4月22日播種，小區(qū)面積10 m×9 m，每個材料重復3次，共計9個小區(qū)，完全隨機排列；常規(guī)栽培管理，整個生育期未施藥防治害蟲。

1．2 節(jié)肢動物種類和數量調查方法

從棉花生育期3片真葉出現開始，每隔7 d左右調查一次；調查采用5點取樣，棉花生育前期（7月20日以前），每小區(qū)調查20株；7月20日以后，每小區(qū)調查10株；調查時目測棉花整株所有器官，系統(tǒng)記載所有棉田可見節(jié)肢動物的種類、數量，未知種類帶回室內進一步鑒定，全生育期共調查19次，按其所屬類群統(tǒng)一編號記載。

1．3 數據統(tǒng)計分析

物種豐富度，即群落中的物種數，以S表示。

多樣性指數：H′＝－Pilog Pi，H′為多樣性指數，Pi為相對多度或第i個物種的重要值（個體數、生物量或能量）與全部物種總重要值的比值，S為物種數。

群落相似性：Cs＝2j／（a＋b），j為A、B 兩個群落的共有種的數量，a和b分別為A、B兩個群落所有種的總和。

上述各群落參數計算采用Excel和DPSv8．01數據處理系統(tǒng)進行統(tǒng)計分析，Duncan’s檢驗比較各處理間差異的顯著性。

2 結果與分析

2．1 不同材料棉田物種組成和種群數量

‘抗蚜8017’棉田與‘鄂雜棉10號’、‘蘇棉9號’棉田相比，在棉田節(jié)肢動物群落物種組成上接近或略有差異（表1）。如‘抗蚜8017’為9目22科34種，‘鄂雜棉10號’為8目24科33種，‘蘇棉9號’為10目24科39種。從節(jié)肢動物個體數量上看，‘抗蚜8017’顯著低于其他兩個材料（p＜0．01）。

表1 不同材料棉田節(jié)肢動物種數和個體數組成

2．2 不同材料棉田主要害蟲占害蟲亞群落的相對多度

不同材料棉田害蟲均為煙粉虱、棉蚜、棉花薊馬等刺吸類害蟲的相對多度較大，刺吸類害蟲相對多度均大于0．88，而鱗翅目害蟲在害蟲類群中所占比例均較?。ū?）?！寡?017’棉田的棉蚜發(fā)生量為140頭，‘鄂雜棉10號’和‘蘇棉9號’的發(fā)生量分別為382、768頭，是‘抗蚜8017’棉蚜發(fā)生量的2．7、5．5倍?！寡?017’棉田的蚜蟲及煙粉虱數量與‘蘇棉9號’及‘鄂雜棉10號’的同種害蟲數量差異顯著（p＝0．021 4；0．028 7），其他害蟲數量無顯著差異（p＞0．05）?！K棉9號’棉田咀嚼式害蟲發(fā)生數量為43頭，顯著高于‘鄂雜棉10號’的24頭和‘抗蚜8017’的25頭（p＝0．014 6）。

表2 不同材料棉田主要害蟲占害蟲亞群落的相對多度

2．3 不同材料棉田主要天敵占天敵亞群落的相對多度

‘抗蚜8017’與轉Bt基因棉‘鄂雜棉10號’及常規(guī)材料‘蘇棉9號’棉田中，蜘蛛、草蛉占天敵亞群落的相對多度均高于瓢蟲和捕食蝽（表3）。蜘蛛在不同材料棉田均為天敵優(yōu)勢種。不同材料棉田主要天敵占天敵亞群落的相對多度基本接近。‘抗蚜8017’棉田的天敵發(fā)生量略高于其他兩個供試棉花材料，但‘抗蚜8017’棉田的主要天敵數量與‘蘇棉9號’及‘鄂雜棉10號’的同類天敵數量無顯著差異（p＞0．05）。這說明轉WSA基因棉對天敵并未產生明顯不利影響，天敵的自然控害作用并未削弱。

表3 不同棉田主要天敵占天敵亞群落的相對多度

2．4 不同棉田節(jié)肢動物群落參數分析

無論從害蟲亞群落、天敵亞群落層次還是節(jié)肢動物群落層次，‘抗蚜8017’材料棉田的物種豐富度（S）、個體數（N）、多樣性指數（H′）與均勻度指數（J）值與轉Bt基因棉‘鄂雜棉10號’及常規(guī)棉材料‘蘇棉9號’上的相應參數相比，未發(fā)生顯著變化（p＞0．05）（表4）。這說明‘抗蚜8017’棉田的生物多樣性并不因外源基因的導入而顯著變化，對整個棉田生物群落的穩(wěn)定性也未產生不利影響。

表4 不同材料棉田節(jié)肢動物群落參數

2．5 不同棉田節(jié)肢動物群落相似性

不同材料棉田節(jié)肢動物群落相似性指數詳見表5。由表5可知‘抗蚜8017’與‘蘇棉9號’、‘鄂雜棉10號’的相似性指數在害蟲亞群落分別為0．829 3、0．891 2；天敵亞群落分別為0．960 0、0．916 7；節(jié)肢動物群落分別為0．929 6、0．925 4?？傮w來看，‘抗蚜8017’棉田節(jié)肢動物群落與常規(guī)棉田及轉Bt基因棉田節(jié)肢動物群落具有較高的群落相似性（相似性指數均大于0．8），WSA 基因的導入未顯著改變棉田節(jié)肢動物群落結構。

表5 不同材料棉田節(jié)肢動物群落相似性

3 討論

本研究中，不同棉田的主要害蟲發(fā)生量表明，轉WSA基因棉田棉蚜數量顯著低于其他兩個供試棉花材料，表明‘抗蚜8017’對蚜蟲具有一定的控制作用，這與肖松華等人［5］的研究結果相近。同時‘抗蚜8017’棉田的煙粉虱發(fā)生量也顯著低于Bt棉田和常規(guī)棉田，這是由于WSA基因對煙粉虱也有一定的控制作用還是蚜蟲數量的減少使天敵對煙粉虱捕食作用增強等其他原因導致，仍需進一步研究明確。從節(jié)肢動物個體總量上看，‘抗蚜8017’棉田顯著低于其他兩個材料，結合數據分析認為主要是‘抗蚜8017’對蚜蟲具有一定的控制作用，蚜蟲數量的減少也間接導致螞蟻等中性昆蟲數量的減少。

張龍娃等［7］研究表明，轉Bt基因棉能夠顯著減少棉田鱗翅目等靶標害蟲類群的發(fā)生，而對其他非靶標害蟲如刺吸類害蟲以及棉田天敵發(fā)生沒有顯著影響。崔金杰等［8］研究表明，轉雙價基因棉田昆蟲群落的結構與轉Bt基因棉田和常規(guī)棉田無明顯差異。本研究表明轉WSA基因棉田節(jié)肢動物群落物種豐富度、群落多樣性、均勻度、優(yōu)勢集中性等參數與對照Bt棉田及常規(guī)棉田無明顯改變，群落相似性也較高。初步研究結果表明，轉WSA基因導入棉花未對棉田節(jié)肢動物群落的結構與穩(wěn)定性產生顯著影響。

棉田節(jié)肢動物群落除包括害蟲亞群落及捕食性天敵亞群落，還包括寄生性天敵亞群落。崔金杰等［9］研究發(fā)現，Bt棉的種植對捕食性天敵影響不大，但對寄生性天敵影響較大。本研究僅僅從棉田系統(tǒng)內昆蟲群落生態(tài)學的角度對轉WSA基因棉生態(tài)安全性作了初步探索，但由于調查條件的限制，本研究天敵的調查未涉及寄生性天敵，轉WSA基因棉對寄生性天敵的影響需要進一步的研究。

［1］ 丁志勇，許崇仁，王戎疆．轉Bt基因抗蟲棉與常規(guī)棉幾種同工酶的比較一轉基因植物安全性評價生理指標初探［J］．生態(tài)學報，2001，21（2）：332－336．

［2］ 柏立新，張龍娃，陳小波，等．不同抗蟲棉品系對棉田害蟲與天敵的影響［J］．中國生物防治，2002，18（3）：115－119．

［3］ 柏立新，張龍娃，陳小波，等．轉Bt基因保鈴棉對棉田雜草群落組成與多樣性的 影響［J］．植物 生態(tài)學報，2003，27（5）：610－616．

［4］ 崔金杰，夏敬源．轉Bt基因棉田昆蟲群落多樣性及其影響因素研究［J］．生態(tài)學報，2002，20（5）：824－829．

［5］ 肖松華，吳巧娟，劉劍光，等．轉野生薺菜凝集素基因棉花對棉蚜的抗性鑒定［J］．江西農業(yè)學報，2006，18（5）：46－50．

［6］ 陳明，羅進倉，周昭旭．棉田節(jié)肢動物群落生態(tài)學研究進展［J］．植物保護，2010，36（2）：25－30．

［7］ 張龍娃，柏立新，韓召軍，等．轉Bt基因棉田害蟲和天敵組成及優(yōu)勢類群時序動態(tài)［J］．棉花學報，2005，17（4）：222－226．

［8］ 崔金杰，雒珺瑜，夏敬源，等．4種不同類型棉田昆蟲群落結構的比較［J］．西北農林科技大學學報（自然科學版），2005，33（12）：48－52．

［9］ 崔金杰，夏敬源．轉Bt基因棉對天敵種群動態(tài)的影響［J］．棉花學報，1999，11（2）：84－91．