取食轉基因棉的甜菜夜蛾對草蛉生命參數與功能反應的影響

施敏娟，謝修慶，蔣 晴，楊益眾

(揚州大學園藝與植物保護學院，揚州，225009)

草蛉是害蟲生物防治中的重要天敵類群，成幼蟲皆能捕食，且食性廣、食量大，是目前世界上有效的天敵昆蟲之一 (范仁俊等，1995)。中華草蛉作為對多種害蟲有較好控制作用的一種捕食性天敵，很早就受到關注。研究不同食料條件下草蛉與獵物的關系成為眾多學者研究的熱點。近幾年來一些專家學者的研究發現，中華草蛉Chrysoperla sinica Tjeder初孵幼蟲取食轉Bt基因棉花的棉蚜后，其死亡率、發育歷期、繭重、壽命和繁殖力等都沒有受到影響 (董亮等，2003)。Ana Rodrigo－Simón等 (2006)通過三級營養關系，并用一定量的Bt毒蛋白直接飼喂草蛉幼蟲，結果均未發現草蛉受到不利影響。González－Zamora等(2006)研究了Bt毒素對一種草蛉 (Orius albi-dipennis)的作用，結果也表明該草蛉的捕食量、發育歷期、若蟲存活率、產卵量及卵的孵化率均未受到不利影響。關于轉基因棉、甜菜夜蛾 (Spodoptera exigua Hübner)、草蛉這三者之間的關系，至今還未見研究報道。由于甜菜夜蛾能較快適應轉基因棉 (張小麗，2008)，因此，通過甜菜夜蛾研究轉基因棉對草蛉的影響具有重要意義。本文以轉Bt基因棉GK12、33B和轉Bt+CpTI基因棉SGK321三個轉基因棉與常規對照棉泗棉3號為材料，以甜菜夜蛾為介體，研究轉基因棉對中華草蛉的影響，旨在為保護天敵、更好地進行害蟲綜合治理提供重要依據。

1 材料與方法

1.1 蟲源

草蛉卵、甜菜夜蛾卵塊及人工飼料配方均由中國農科院植保所提供。草蛉卵孵化后的幼蟲用常規棉上飼養的棉蚜 (Aphis gossypii Glove)飼喂，其成蟲用啤酒酵母人工干粉飼料 (簡稱干粉飼料，dry yeast powder－sugar－mixture，DYPS)飼喂(周偉儒等，1980)。甜菜夜蛾初孵幼蟲則以人工食料飼喂。

1.2 取食不同棉花品種的甜菜夜蛾對草蛉生長發育和繁殖的影響

以現蕾開花期的轉基因棉 GK12、33B、SGK321和常規對照棉泗棉3號棉花的倒三葉分別飼養甜菜夜蛾初孵幼蟲。試驗時，將棉葉葉柄以脫脂棉保濕放在培養皿 (d=15cm)中，皿內放入甜菜夜蛾初孵幼蟲50頭，用白紙將培養皿封嚴，以防幼蟲逃逸。待幼蟲發育至2齡初時，將5頭五日齡的草蛉幼蟲接入培養皿中。隔天換1次葉片并補充甜菜夜蛾幼蟲，直至草蛉成蟲產卵止。考察草蛉幼蟲的歷期、蛹重、成蟲壽命、單雌產卵量等指標 (董亮等，2003;Rodrigo－Simón et al．，2006)。試驗重復10次。

1.3 草蛉對甜菜夜蛾的捕食功能反應

分別摘取處于現蕾開花期的 GK12、33B、SGK321和常規對照棉泗棉3號棉花的倒三葉，將棉葉葉柄以脫脂棉保濕放在培養皿 (d=9 cm)中，皿內放入甜菜夜蛾初孵幼蟲，蟲口密度分別為10、20、30、40、50頭/皿，用白紙將培養皿封嚴，以防幼蟲逃逸。待飼養至2齡末時，每皿分別接入1頭5日齡的草蛉幼蟲。每日檢查被捕食的甜菜夜蛾，并補充被捕食部分，連續觀察72h，計算每日平均捕食量，建立功能反應模型，計算最大日捕食量。試驗重復3次 (張安盛，2007)。

功能反應方程為:

式中:Na為捕食量;a為發現域;N0為獵物密度;Th為捕食1頭獵物所用的時間 (h);Tr為搜尋獵物的時間。由于時間相同 (均為24h)，即Tr=1，當獵物密度N0趨于無窮大時，Na為最大捕食量 (崔金杰等，1997a，2005)。

1.4 試驗條件

上述所有試驗均在溫度 (27±1)℃、相對濕度70% －80%、14h光照的養蟲室內進行。

1.5 數據處理

顯著性檢驗采用DPS7.05數據處理系統中的單因素試驗統計，差異顯著性比較采用LSD多重比較法 (唐啟義、馮明光，2002)。

2 結果與分析

2.1 捕食不同品種棉花上的甜菜夜蛾對草蛉生長發育和繁殖的影響

研究表明，取食轉基因棉 GK12、33B、SGK321的甜菜夜蛾對草蛉幼蟲的歷期和成蟲壽命均無顯著影響，而對草蛉蛹的歷期影響顯著 (P＜0.05)。與常規棉相比，蛹歷期明顯延長，且不同轉基因棉品種之間差異也達到顯著水平;轉基因棉33B蛹重明顯下降，但GK12、SGK321棉的蛹重與對照差異不顯著;同時，取食轉基因棉的甜菜夜蛾使草蛉單雌產卵量明顯下降，與常規棉相比，SGK321、GK12的產卵量顯著降低 (表1、圖1－2)。

表1 取食不同品種棉花上的甜菜夜蛾對草蛉幼蟲、繭歷期和成蟲壽命的影響Table 1 Impact on the calendar period of C.sinica each state preying on S.exigua feeding in different cotton varieties

圖1 取食不同品種棉花上的甜菜夜蛾對草蛉繭重的影響Fig.1 Effect of S.exigua feeding in different cotton varieties on the cocoon weight of C.sinica

圖2 取食不同品種棉花上的甜菜夜蛾對草蛉產卵量的影響Fig.2 Effect of S.exigua feeding in different cotton varieties on the number of eggs of C.sinica

2.2 轉基因棉對草蛉捕食功能反應的影響

2.2.1 轉基因棉對草蛉捕食量的影響

結果表明，同一蟲口密度下，不同轉基因棉品種對草蛉捕食甜菜夜蛾的數量均無顯著影響 (P＞0.05)(表2)。

表2 草蛉對甜菜夜蛾的平均捕食量Table 2 Average predating numbers of C.sinica larva to S.exigua

2.2.2 草蛉對取食轉基因棉的甜菜夜蛾的捕食功能反應曲線

草蛉對不同品種棉花上的甜菜夜蛾的捕食量隨著獵物密度的增加而增加，但當蟲口密度達到一定數量后 (50頭/皿)，草蛉對甜菜夜蛾幼蟲的捕食量有所減緩 (圖3)。反應方程符合HollingⅡ型模型。

圖3 中華草蛉幼蟲捕食不同棉花品種上甜菜夜蛾的反應曲線Fig.3 The response curve of C.sinica preying on S.exigua feeding in different cotton varieties

根據功能反應模型，計算得到中華草蛉捕食不同品種棉花上的甜菜夜蛾幼蟲的功能反應方程及其參數 (表3)。理論捕食量與實際捕食量吻合。中華草蛉對三種轉基因棉處理的甜菜夜蛾的日最大捕食量均大于對照，處理1頭甜菜夜蛾所用的時間短于對照，功能系數即瞬時攻擊率高于對照。說明中華草蛉更易捕獲取食轉基因棉的甜菜夜蛾。

表3 中華草蛉對取食不同棉花品種甜菜夜蛾的捕食功能反應方程及參數Table 3 Equation of predator functional response and the parameters of C.sinica larva to S.exigua feeding in different cotton varieties

3 結論與討論

3.1 捕食不同品種棉花上的甜菜夜蛾對中華草蛉生長發育的影響

轉Bt基因作物對捕食性天敵影響的眾多研究結果表明，轉Bt基因作物通過植食性昆蟲對捕食性天敵無不利影響:龜紋瓢蟲取食轉基因棉花上的棉蚜后，其發育、存活及繁殖均未受到負面影響 (Zhu et al．，2006)。中華草蛉取食含Cry1Ab殺蟲蛋白的飼料后，其存活與生長發育也沒有受到不良影響 (吳研，2006;Nora et al．，2008)。還有研究發現，取食Bt玉米的葉螨 (Tetranychus urticae)體內Bt毒素含量雖很高，但深點食螨瓢蟲 (Stethorus punctillum)取食該葉螨后，其發育及繁殖與對照比沒有明顯受到影響 (Li et al．，2010)。董亮等 (2003)用GK12、33B、泗棉3號等不同品種棉花上的蚜蟲飼喂中華草蛉，研究轉基因棉對中華草蛉的影響，結果草蛉幼蟲和繭的死亡率、幼蟲發育歷期、繭歷期、繭重和成蟲獲得率、性比，以及成蟲產卵前期和產卵歷期等與對照比均無明顯差異。Romeis(2004)等用一種新的生測方法，將Cry1Ab殺蟲蛋白加入蔗糖溶液中直接飼喂草蛉，結果未發現對草蛉有直接毒性，對其存活與取食行為也無不利影響。

當然也有研究發現轉基因植物對捕食性天敵產生了不良影響。取食Bt玉米的歐洲玉米螟 (Ostrinia nubinalis)和海灰翅夜蛾 (Spodoptera littoralis)顯著增加中華草蛉的死亡率，并延長其發育歷 期 (Dotton， et al．，2002;Hilbeck， et al．，1998b)。郭建英等 (2004)用轉Bt基因棉GK12、新棉33B和常規棉泗棉3號棉花上的棉粉虱飼養中華草蛉，結果發現，不同棉花品種對草蛉幼蟲歷期、蛹期等有顯著影響。對麗草蛉 (Chrysopa formosa Brauer)的研究結果發現，取食來自GK12上棉蚜的第1代和第2代麗草蛉，其幼蟲與繭的死亡率、兩者發育歷期、繭重及成蟲性比等與對照相比均無顯著差異，但第1代成蟲的產卵量下降，與對照比差異顯著 (P＜0.01);第2代成蟲所產卵的孵化率也極顯著低于對照 (P＜0.01)(郭建英等，2005)。Birch等也曾報道過用轉GNA基因馬鈴薯上的桃蚜 (Myzus persicae)飼喂瓢蟲，發現雌蟲壽命僅為對照的50%，繁殖力降低了38%，卵的孵化率明顯下降，但未發現急性中毒反應(Birch et al．，1999)。

本研究發現，取食轉基因棉上的甜菜夜蛾對中華草蛉的幼蟲歷期和成蟲壽命均無顯著影響，而其繭歷期、繭重間存在顯著影響 (P＜0.05)，與常規棉相比，繭歷期明顯延長，且不同轉基因棉品種間差異顯著;中華草蛉的產卵量也有所下降。表明取食轉基因棉的甜菜夜蛾對中華草蛉的一些生命參數產生了影響。轉基因植物對天敵昆蟲存活和發育的影響結果不同，可能與試驗時所選用的材料、天敵種類等有關。有關這方面的研究探討還要進行下去。

3.2 轉基因棉對中華草蛉捕食功能反應的影響

一些學者對中華草蛉的捕食功能反應和控害效果做過研究，但獵物主要為粉虱、葉螨、蚜蟲等害蟲，而中華草蛉對甜菜夜蛾的捕食功能反應則未見報道。張安盛等 (2007)研究了中華草蛉(C.sinicti)對西花薊馬 (Frankliniella occidentalis)若蟲的捕食功能反應與搜索效應。結果表明，捕食功能反應符合 Holling II型方程。劉杰等(2006)室內評價了取食轉Bt基因棉的棉鈴蟲幼蟲對草間鉆頭蛛和八斑鞘腹蛛生長發育的影響，并通過功能反應模型進行了評價。結果表明草間鉆頭蛛對棉鈴蟲幼蟲的捕食功能反應符合HollingⅡ型圓盤方程。崔金杰等 (2005)研究比較了草間小黑蛛、異色瓢蟲、小花蝽及龜紋瓢蟲成蟲對轉雙價基因 (Bt+CpTI)棉、轉Bt基因棉和常規棉飼喂的棉鈴蟲幼蟲、棉蚜的捕食功能反應，結果發現，4種捕食性天敵對用兩種轉基因棉處理的棉鈴蟲捕食量明顯高于常規棉，捕食功能反應也符合HollingⅡ型反應;與常規棉相比，用兩種轉基因棉處理的棉鈴蟲或棉蚜的功能系數有增有降，但處理1頭棉鈴蟲或棉蚜所用的時間均短于常規棉。

本研究表明，草蛉對轉基因棉上的甜菜夜蛾的捕食功能反應均符合HollingⅡ型反應:草蛉對用轉基因棉處理的甜菜夜蛾的捕食量和捕食效率均高于對照。說明中華草蛉對甜菜夜蛾尤其是轉基因棉上的甜菜夜蛾有較好的控制效果。但本研究是在室內條件下進行的。自然界中捕食性天敵的捕食能力還受溫度、濕度、光周期等多種因子的影響，在這些因子的綜合作用下中華草蛉對甜菜夜蛾的控制作用還有待研究。有研究表明甜菜夜蛾取食轉基因棉后，其生理生化指標發生了變化，導致甜菜夜蛾的生長速度變慢，蟲體變小，體重下降 (Wilson，1992;周冬生，2001;周海霞，2002;張小麗，2008)。也有研究認為，轉基因棉對捕食性天敵的捕食效率和捕食量有一定的促進作用，能增強棉田捕食性天敵的控害作用(崔金杰等，1997;2005)。至于取食轉基因棉的甜菜夜蛾為什么更加有利于草蛉的捕獲，其機理還有待于深入探討。

References)

Birch ANE，Geoghegan IE，Majerus MEN，McNicol JW，Hackett CA，Gatehouse AMR，Gatehouse JA．Tri－trophic interactions involving pest aphids，predatory 2－spot ladybirds and transgenic potatoes expressing snowdrop lectin for aphid resistance．Molecular Breeding，1999，5(1):75－83．

Cui JJ，Luo JY，Wang CY，Li SH，Li CH，2005．Effects of transgenic Bt plus CpTI cotton on the predating functional response of main predators in cotton field．Journal of Nanjing Agricultural University，28(1):48－51．［崔金杰，雒珺瑜，王春義，李樹紅，李春花，2005．轉雙價基因 (B t+CpTI)棉對棉田主要捕食性天敵捕食功能反應的影響．南京農業大學學報，28(1):48－51］

Cui JJ，Xia JY，1997．Effects of transgenic Bt cotton on the predating functional response of main predators in cotton field．China Cotton，24(2):19－21．［崔金杰，夏敬源，1997．轉Bt基因棉對棉田主要捕食性天敵捕食功能的影響．中國棉花，24(2):19－21］

Dong L，Zhang GF，Wang FH，Liu XJ，Li Q，2003．Impacts of transgenic Bt cotton on the development and fecundity of Chrysopa sinica Tjeder．Chinese Journal of Eco－Agriculture，11(3):169 －181．［董亮，張桂芬，萬方浩，劉小京，李強，2003．轉Bt基因抗蟲棉對中華草蛉發育及繁殖的影響研究．中國生態農業學報，11(3):169 －181］

Dutton A，Klein H，Romeis J，Bigler F，2002．Uptake of Bt－toxin by herbivores feeding on transgenic maize and consequences for the predator Chrysoperla carnea． Ecological Entomology，27:441－447．

Fan RJ，Yang XK，1995．The geographical distribution of Chrysopidae(Neuroptera)in China．Entomotaxonomia，(17):19－59．［范仁俊，楊星科，1995．中國的草蛉及其地理分布．昆蟲分類學報，(17):19－59］

González－ Zamora JE，Camú?nez S，Avilla C，2007．Effects of Bacillus thuringiensis Cry toxins on developmental and reproductive characteristics of the predator Orius albidipennis(Hemiptera:Anthocoridae)under laboratory conditions environmental entomology．Transgenic Plants and Insects，36(5):1246 －1253．

Guo JY，Wang FH，Dong L，2004．Survival and development of immature Chrysopa sinica and Propylaea japonica feeding on Bemisia tabaci Propagated on transgenic Bt cotton．Chinese Journal of Biological Control，20(3):164－169．［郭建英，萬方浩，董亮，2004．取食Bt棉的棉粉虱對中華草蛉和龜紋瓢蟲幼蟲存活和發育的影響．中國生物防治，20(3):164－169］

Guo JY，Wang FH，Dong L，San HY，Han ZJ．Survival，development and fecundity of Chrysopa formosa feeding on Aphis gossypii propagated on transgenic Bt cotton．Entomological Knowledge，42(2):149－155．［郭建英，萬方浩，董亮，閃慧月，韓召軍，2005．取食轉Bt基因棉花上的棉蚜對麗草蛉發育和繁殖的影響．昆蟲知識，42(2):149－155］

Hilbeck A，Baumgartner M，Fried PM，Bigler F，1998b．Effects of transgenic Bacillus thuringiensis corn－fed prey on mortality and development time of immature Chrysoperla carnea(Neuroptera:Chrysopidae)．Environmental Entomology，27:2480－2487．

Lawo NC，Romeis J．Assessing the utilization of a carbohydrate food source and the impact of insecticidal proteins on larvae of the green lacewing，Chrysoperla carnea．Biological Control，2008，44:389 －398．

Li YH，Romeis J，2010．Bt maize expressing Cry3Bb1 does not harm the spider mite，Tetranychus urticae，or its ladybird beetle predator，Stethorus punctillum．Biological Control，53(3):337－344．

Liu J，Chen J，Li M，2006．Bt cotton impacts on the growth and predation behavior of spiders．Acta Ecologica Sinica，26(3):945 －949．［劉杰，陳建，李明，2006．轉Bt棉花對蜘蛛生長發育及捕食行為的影響．生態學報，26(3):945－949］

Rodrigo－Simón A，Ruud AM，Avilla C，Petra LB，Jos M，Jose EG，Juan F，2006．Lack of detrimental effects of Bacillus thuringiensis Cry toxins on the insect predator Chrysoperla carnea:a toxicological，histopathological，and biochemical analysis．Applied And Environmental Microbiology，72(2):1595－1603．

Romeis J，Dutton A，Bigler F．Bacillus thuringiensis toxin(Cry1Ab)has no direct effect on larvae of the green lacewing Chrysoperla carnea(Stephens)(Neuroptera:Chrysopidae)．Journal of Insect Physiology，2004，50:175－ 183．

Tang QY，Feng MG，2002．Practical Statistic Analysis and Data Processing System．Beijing:Science Press．121－140．［唐啟義，馮明光，2002．實用統計分析及其DPS數據處理系統．北京:科學出版社．121－140］

Wilson FD，Flit HM，Deaton WR，Fischhoff DA，Perlak FJ，Armstrong TA，Fuchs RL，Berberich SA，Parks NJ，Stapp BR，1992．Resistance of cotton lines containing a Bacillus thuringiensis toxin to pink bollworm and other insects．Journal of Economic Entomology，85(4):1516－1521．

Wu Y，2006．Studies on Effects of Transgenic Corn Expressing Cry1 Ab Toxin on Chrysopela Sinica(Neuroptera:Chrysopidae)and Trichogramma Ostriniae(Hymenoptera:Trichogrammatidae)．Master's Degree Thesis of Northeast Agricultural University．［吳研，2006．轉Bt基因抗蟲玉米對天敵昆蟲的影響．東北農業大學碩士學位論文］

Zhang AS，Li LL，Yu Y，Men XY，2007．Functional response and searching rate of Chrysopa sinica larvae on Frankliniella occidentalis nymphs．Acta Phytophylacica Sinica，34(3):247－251．［張安盛，李麗莉，于毅，門興元，2007．中華草蛉幼蟲對西花薊馬若蟲的捕食功能反應與搜尋效應．植物保護學報，34(3):247 －251］

Zhang XL，2008．Effect of Transgenic Cotton Cultivars on the Population Dynamics of Spodoptera exigua Hübner and Its Mechanisms．Master's Degree Thesis of Yangzhou University．［張小麗，2008．轉基因抗蟲棉對甜菜夜蛾的種群增長的影響及機理探討．揚州大學碩士學位論文］

Zhou DS，Wang XL，Wu ZY，Ni CG，Zheng HJ，Xia J，2001．Antifeeding activity of Bt transgenic cotton to cotton bollworm and its possible mechanisms．Entomological Knowledge，38(6):438 －440．［周冬生，王學林，吳振廷，倪春耕，鄭厚今，夏靜，2001．轉Bt基因抗蟲棉對棉鈴蟲拒食作用及其機理研究．昆蟲知識，38(6):438－440］

Zhou HX，2002．Studies on the Developmental Effects，Physiological and Biochemical Mechanisms of Transgenic Cry1Ac and Cry1A+CpTI Cottons on Spodoptera exigua Hübner．Master's Degree Thesis of Sandong Agricultural University．［周海霞，2002．轉Cry1Ac和Cry1Ac+CpTI基因棉花對甜菜夜蛾生長發育的影響及生理生化機制研究．山東農業大學碩士學位論文］

Zhou WR，Liu ZL，Cheng W，Qiu SB，1981．Study on Chrysopa sinica Tjeder adults feeding on dry yeast powder－sugar－mixture．Plant Protection，5:2－3．［周偉儒，劉志蘭，程武，邱式邦，1981．用干粉飼料飼養中華草蛉成蟲的研究．植物保護，5:2－3］

Zhu SR，Su JW，Liu XH，Du L，Erdal NY，Ge F，2006．Development and reproduction of Propylaea japonica(Coleoptera:Coccinellidae)raised on Aphis gossypii(Homoptera:Aphididae)fed transgenic cotton．Zoological Studies，45(1):98 －103．