張利娟，高雪珂，雒珺瑜，張帥，王春義，朱香鎮(zhèn)，王麗，崔金杰

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所/棉花生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南安陽(yáng)455000）

當(dāng)前澳大利亞種植的抗蟲(chóng)棉以美國(guó)第3代抗蟲(chóng)棉為主[1-4]。其中：第1代含有cry1Ac抗蟲(chóng)基因并于1996年引入；第2代含有cry1Ac和cry2Ab兩個(gè)抗蟲(chóng)基因，在2003年引入；第3代含有cry1Ac、cry2Ab、vip3A三個(gè)抗蟲(chóng)基因，于2016年引入。為預(yù)防棉鈴蟲(chóng)對(duì)Bt棉花產(chǎn)生抗性，保障抗蟲(chóng)棉持續(xù)利用，澳大利亞自第1代抗蟲(chóng)棉引入時(shí)就將害蟲(chóng)抗性治理策略放在了首要位置。在抗蟲(chóng)棉引入的20多年間（1996―2017年）澳大利亞成功實(shí)施了相關(guān)抗性治理策略，這期間棉鈴蟲(chóng)對(duì)Bt蛋白的抗性水平未出現(xiàn)顯著的上升[6]。

1　抗蟲(chóng)棉抗性風(fēng)險(xiǎn)治理策略

1.1　庇護(hù)所

設(shè)置庇護(hù)所的目的是產(chǎn)生大量敏感的棉鈴蟲(chóng)成蟲(chóng)，這些成蟲(chóng)不受Bt蛋白選擇壓力的影響，能夠與Bt棉田中潛在的抗性成蟲(chóng)交配，降低抗性成蟲(chóng)之間交配的機(jī)會(huì)[7-8]。抗性成蟲(chóng)與敏感成蟲(chóng)交配產(chǎn)生的后代將攜帶來(lái)自2個(gè)親本的基因）即為雜合體，而B(niǎo)t棉花對(duì)雜合體害蟲(chóng)仍然具有控制作用。因此，庇護(hù)所的關(guān)鍵作用是稀釋抗性群體的適應(yīng)性。

庇護(hù)作物的選擇是基于不同類型作物中建立的棉鈴蟲(chóng)發(fā)生模型和相關(guān)知識(shí)，其可能發(fā)生的棉鈴蟲(chóng)成蟲(chóng)數(shù)量的評(píng)估則是通過(guò)大規(guī)模的野外試驗(yàn)來(lái)完成的[9]。由于不同庇護(hù)作物發(fā)揮的作用、效能在不同地區(qū)和季節(jié)間差別較大，因此單獨(dú)對(duì)某一個(gè)庇護(hù)所發(fā)揮的作用進(jìn)行評(píng)價(jià)是不現(xiàn)實(shí)的。庇護(hù)作物的高效管理包括作物所需營(yíng)養(yǎng)的充分供給、雜草的有效控制、及時(shí)灌溉等。這些措施對(duì)于確保庇護(hù)作物能夠吸引及誘導(dǎo)具有抗性基因的棉鈴蟲(chóng)雌蟲(chóng)在其上產(chǎn)卵、繁殖發(fā)揮著非常重要的作用。從抗性治理策略的整體考慮，澳大利亞除了注重庇護(hù)作物的選擇、管理外，同樣重視基于種群水平的抗性治理。這是因?yàn)槊掴徬x(chóng)具有遠(yuǎn)距離遷飛擴(kuò)散的能力，只有盡可能在相對(duì)大的地理范圍內(nèi)進(jìn)行治理從而使每個(gè)庇護(hù)所都能繁殖一定數(shù)量的敏感個(gè)體，才能達(dá)到較好的稀釋抗性群體的效果。同時(shí)，對(duì)于每個(gè)種植轉(zhuǎn)Bt棉花的農(nóng)場(chǎng)，其周圍庇護(hù)作物的質(zhì)量均由孟山都公司負(fù)責(zé)審查，以確保這些作物產(chǎn)生敏感棉鈴蟲(chóng)個(gè)體的有效數(shù)量和可持續(xù)性。

1.1.1庇護(hù)作物種植區(qū)域選擇。棉鈴蟲(chóng)雖然可長(zhǎng)距離遷飛，但是遷飛的距離取決于作物的混合程度和棉鈴蟲(chóng)成蟲(chóng)羽化時(shí)的活躍程度。因此，為確保從Bt棉田產(chǎn)生的棉鈴蟲(chóng)成蟲(chóng)可與附近庇護(hù)作物中的敏感成蟲(chóng)交配，庇護(hù)作物應(yīng)盡可能接近Bt棉花，最好不超過(guò)2 km。為了降低庇護(hù)所中棉花自生苗（由殘留在土壤中的棉花2代種子形成的幼苗）和截根苗（從棉花殘茬的根部長(zhǎng)出的幼苗）可能出現(xiàn)的頻率，最好選擇在前一生長(zhǎng)季節(jié)未種植棉花的區(qū)域設(shè)置庇護(hù)所。同時(shí)，為了便于競(jìng)爭(zhēng)性雜草管理和提高庇護(hù)效率，庇護(hù)作物應(yīng)選擇在雜草種子數(shù)量較少的地區(qū)種植。最常用的庇護(hù)作物鷹嘴豆能夠在多種類型的土壤中正常生長(zhǎng)發(fā)育，但是對(duì)水澇特別敏感，因此在選擇其種植區(qū)域時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮排水系統(tǒng)較好的地塊。同時(shí)，像其他的豆類作物一樣，鷹嘴豆對(duì)后茬作物具有化感作用，因此在選擇種植田塊時(shí)應(yīng)考慮到這個(gè)因素。

1.1.2庇護(hù)作物優(yōu)化及種植要求。鷹嘴豆和抗蟲(chóng)棉作物開(kāi)花期是否一致一直是庇護(hù)作物能否成功應(yīng)用的關(guān)鍵，因?yàn)辁椬於怪挥性陂_(kāi)花期才能對(duì)棉鈴蟲(chóng)產(chǎn)生足夠的吸引和引誘作用，其余生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期（例如開(kāi)花前、現(xiàn)蕾前）對(duì)棉鈴蟲(chóng)均不具有引誘性[10]。然而在過(guò)去的20年間，鷹嘴豆的持續(xù)循環(huán)種植和庇護(hù)所留存種子的頻繁使用，導(dǎo)致鷹嘴豆在進(jìn)化方面發(fā)生改變，出現(xiàn)開(kāi)花期推遲現(xiàn)象[11]。同時(shí)，頻繁出現(xiàn)的庇護(hù)作物種子不可利用和質(zhì)量問(wèn)題等，已經(jīng)成為困擾棉花種植戶的主要難題。針對(duì)以上現(xiàn)象，Grundy（QDAF）團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)潛心研究，最終篩選出適合庇護(hù)所種植的鷹嘴豆新品種——Sunrise。該品種被證實(shí)在經(jīng)過(guò)深耕、充分灌溉的多種類型土壤中表現(xiàn)優(yōu)良，在1月上旬開(kāi)花，具有重復(fù)開(kāi)花吸引害蟲(chóng)的特性，已經(jīng)于2017年在昆士蘭州進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)。該品種每公頃的播種量為25～40 kg，高密度種植使其莖稈比較纖細(xì)，這使后期其秸稈的粉毀相對(duì)容易。

第3代抗蟲(chóng)棉的庇護(hù)所種植要求是95%抗蟲(chóng)棉，同時(shí)配以5%非抗蟲(chóng)棉，非抗蟲(chóng)棉不得噴施化學(xué)農(nóng)藥；或者種植97.5%抗蟲(chóng)棉，同時(shí)種植2.5%鷹嘴豆，鷹嘴豆也不得噴施化學(xué)農(nóng)藥。這比第2代抗蟲(chóng)棉的庇護(hù)作物的比例要求降低了一半，說(shuō)明棉花生產(chǎn)者對(duì)第3代抗蟲(chóng)棉的抗性風(fēng)險(xiǎn)管理很有信心。同時(shí)，庇護(hù)作物不得使用對(duì)棉鈴蟲(chóng)有活性的殺蟲(chóng)劑、誘食劑、赤眼蜂和其他生物制劑，旨在通過(guò)增加天敵的捕食和寄生而降低敏感棉鈴蟲(chóng)的存活率，從而降低庇護(hù)作物保護(hù)與繁殖敏感個(gè)體的作用。

1.2　自生苗控制

防止自生苗在Bt棉田、常規(guī)作物田、休耕田和庇護(hù)所中出現(xiàn)是非常重要的，因?yàn)榇簖g棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)長(zhǎng)期生長(zhǎng)在自生苗上，易對(duì)Bt蛋白產(chǎn)生耐受性。如果產(chǎn)生抗性的大齡幼蟲(chóng)遷移到鄰近的Bt棉花上，這種雜合子基因的幼蟲(chóng)可能存活并導(dǎo)致棉鈴蟲(chóng)群體中抗性基因頻率的增加。因此，須從Bt棉、常規(guī)作物、休耕田及庇護(hù)所中去除常規(guī)棉花的自生苗，使大齡棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)雜合子失去取食Bt棉花的機(jī)會(huì)，避免其基因遺傳。

1.3　空窗期限制

限制種植空窗期（指從上季棉花收獲結(jié)束到下一季棉花開(kāi)始種植的一段時(shí)間）的目的是減少在任何季節(jié)接觸Bt棉花的棉鈴蟲(chóng)世代數(shù)，從而有效控制棉鈴蟲(chóng)對(duì)Bt棉花的選擇壓力，在溫暖的地區(qū)尤為重要[12]。對(duì)于第3代抗蟲(chóng)棉而言，種植空窗期仍然是一個(gè)重要的緩解策略，特別是在棉花和棉鈴蟲(chóng)一年四季都能生存和繁殖的氣候溫暖的地區(qū)。

1.4　杜絕葉面噴施Bt制劑

為了降低棉鈴蟲(chóng)對(duì)Bt蛋白的選擇壓力，延緩抗性產(chǎn)生，噴施和未噴施化學(xué)農(nóng)藥的所有庇護(hù)所，均不得葉面噴施Bt制劑。這個(gè)措施是抗性治理的關(guān)鍵，因?yàn)橥ǔＧ闆r下庇護(hù)所中敏感成蟲(chóng)與種群中的抗性個(gè)體交配產(chǎn)生具有雜合基因的個(gè)體；雖然這種雜合體能夠被Bt棉控制，但是避護(hù)所中雜合個(gè)體的存在稀釋了敏感種群的數(shù)量，在一定程度上降低了庇護(hù)作物的作用。

1.5　消滅棉鈴蟲(chóng)蛹

消滅棉鈴蟲(chóng)蛹是降低抗藥性風(fēng)險(xiǎn)的高效緩解策略之一[13]。不同季節(jié)之間的交替種植可以減少抗性棉鈴蟲(chóng)成蟲(chóng)次年對(duì)種群造成的影響，因?yàn)樵诮惶娣N植過(guò)程中其余作物能夠起到緩解或稀釋棉鈴蟲(chóng)抗性的作用。雖然在Bt棉花中存活幼蟲(chóng)很少，但是它們很可能存在抗性，必須消滅這樣的后代才能避免抗性個(gè)體的出現(xiàn)。不建議在未噴施化學(xué)農(nóng)藥的庇護(hù)所消滅棉鈴蟲(chóng)蛹，噴施化學(xué)農(nóng)藥的庇護(hù)所可以消滅棉鈴蟲(chóng)蛹。消滅棉鈴蟲(chóng)蛹的基本原則，主要是基于大田試驗(yàn)所形成的棉鈴蟲(chóng)滯育誘導(dǎo)和發(fā)生模型的預(yù)測(cè)結(jié)果，即將要進(jìn)入或正處于滯育階段的幼蟲(chóng)數(shù)量進(jìn)行制定的。為了確保在大田中只有那些可能具有高抗性風(fēng)險(xiǎn)并且處于滯育階段的幼蟲(chóng)被消滅，第3代抗蟲(chóng)棉的落葉期被作為消滅蛹主要的界定指標(biāo)之一。當(dāng)?shù)?月31日作為50%棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)可能進(jìn)入滯育期的平均日期，第3代抗蟲(chóng)棉在上述日期之前落葉的地區(qū)建議消滅棉鈴蟲(chóng)蛹，同時(shí)確保Bt棉田表層10 cm土壤中的蛹全部被消滅。在昆士蘭州南部，針對(duì)受損的第2代抗蟲(chóng)棉，經(jīng)由孟山都公司確認(rèn)后，在一年中的任一季節(jié)直到收獲季節(jié)都不得補(bǔ)種，其中2月28日之前銷毀的抗蟲(chóng)棉地區(qū)無(wú)需再消滅蛹，在2月28日或者之后銷毀的抗蟲(chóng)棉必須消滅蛹。在昆士蘭州中部棉花生長(zhǎng)后期棉鈴蟲(chóng)蛹并不留在土壤中，而是在化蛹后的15 d內(nèi)羽化。在這種溫暖地區(qū)，消滅棉鈴蟲(chóng)蛹效果并不明顯；在棉花收獲時(shí)節(jié)種植誘集作物如鷹嘴豆，則效果較好，此時(shí)，棉鈴蟲(chóng)成蟲(chóng)將被誘集到誘集作物上產(chǎn)卵，卵和幼蟲(chóng)階段持續(xù)30 d以上，待棉花收獲后，將誘集作物摧毀，棉鈴蟲(chóng)蛹即無(wú)法存活。

2　第2代抗蟲(chóng)棉庇護(hù)所技術(shù)

第2代抗蟲(chóng)棉的種植者需要種植庇護(hù)作物[14]。所有庇護(hù)作物的選擇都是基于10%的未噴施化學(xué)農(nóng)藥的常規(guī)棉或其等效物（表1～表2）。不管第2代抗蟲(chóng)棉的灌溉制度如何，棉花生長(zhǎng)期間庇護(hù)作物必須得以充分灌溉，以便吸引棉鈴蟲(chóng)。

表1　灌溉、干旱土地BollgardⅡ棉花庇護(hù)所的選擇

表2　昆士蘭州中部種植BollgardⅡ?qū)ο葳遄魑锏囊?/p>

庇護(hù)作物必須合理種植和管理，以確保在第2代抗蟲(chóng)棉生長(zhǎng)期間，這些作物能夠引誘棉鈴蟲(chóng)。（1）灌溉庇護(hù)所的要求：所有的庇護(hù)作物最好在第2代抗蟲(chóng)棉種植前2周內(nèi)種植完畢；如果實(shí)在無(wú)法完成，允許在第2代抗蟲(chóng)棉開(kāi)始種植當(dāng)天的前3周內(nèi)完成足夠數(shù)量庇護(hù)作物的種植；在以上2種情況之后，如果還有另外的第2代抗蟲(chóng)棉種植，這時(shí)就必須在第2代抗蟲(chóng)棉種植后的2周內(nèi)盡快補(bǔ)充種植庇護(hù)作物。（2）干旱庇護(hù)所的要求：①所有的庇護(hù)作物必須在第2代抗蟲(chóng)棉種植前的2周內(nèi)種植完畢；②為保證庇護(hù)作物——鷹嘴豆能夠正常發(fā)芽出苗，只有待土壤溫度達(dá)到17℃，同時(shí)濕度達(dá)到一定水平的條件下才能種植，如土壤溫度等外界條件不能滿足鷹嘴豆的正常出苗，必須在上述限定的時(shí)間內(nèi)補(bǔ)種替代作物；③一旦第2代抗蟲(chóng)棉進(jìn)入開(kāi)花期，相應(yīng)的庇護(hù)所必須停止田間的整理耕種工作，因?yàn)樵撾A段如果繼續(xù)使用除草劑等田間管理措施，會(huì)在無(wú)意中殺死敏感棉鈴蟲(chóng)的蛹。

3　第3代抗蟲(chóng)棉庇護(hù)所技術(shù)

第3代抗蟲(chóng)棉的種植者需要種植能夠產(chǎn)生大量未經(jīng)Cry1Ac、Cry2Ab和Vip3A蛋白選擇的棉鈴蟲(chóng)成蟲(chóng)庇護(hù)作物。所有庇護(hù)作物的選擇都是基于5%的未噴施化學(xué)農(nóng)藥的常規(guī)棉或其等效物的要求（表 3～表 5）[10]。

表3　灌溉和干旱地區(qū)BollgardⅢ棉花庇護(hù)所的選擇

表4　10月31日后昆士蘭中部灌溉和干旱地區(qū)BollgardⅢ棉花庇護(hù)所的選擇

表5　昆士蘭州中部晚夏鷹嘴豆陷阱作物的要求

以上抗性治理技術(shù)的成功實(shí)施離不開(kāi)澳大利亞棉花研究發(fā)展公司投資的工業(yè)基金監(jiān)管項(xiàng)目以及與主要研究機(jī)構(gòu)的合作，也離不開(kāi)孟山都公司每年投資設(shè)置的監(jiān)管項(xiàng)目的支持。這些農(nóng)業(yè)機(jī)構(gòu)的工作和項(xiàng)目的開(kāi)展一直致力于鑒定和監(jiān)管澳大利亞地區(qū)棉田可能發(fā)生的潛在抗性事件。農(nóng)業(yè)公司、機(jī)構(gòu)與科研人員的通力配合及共同努力是澳大利亞能夠成功實(shí)施抗蟲(chóng)棉抗性治理的關(guān)鍵。

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