苗 鑫，劉煜曉，陳文樂(lè)，郭齊湯，尤士駿，林 勝*

（1.福建農(nóng)林大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院/閩臺(tái)作物有害生物生態(tài)防控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州 350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)海峽兩岸特色作物安全生產(chǎn)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，福州 350002；3.三明市植保植檢站，三明 365000；4.三明市煙草公司大田分公司，三明 366100；5.福建省農(nóng)產(chǎn)品安全研究平臺(tái)，福州 350002；6.害蟲(chóng)綠色防控福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福州 350002）

水稻是全球范圍內(nèi)種植最為廣泛的作物之一，世界上有超過(guò)一半的人口以大米作為主食[1]。我國(guó)種植水稻的歷史至今已有7000余年[2]，且水稻的種植面積占比很大[3]。事實(shí)上，影響水稻產(chǎn)量的因素有很多，但蟲(chóng)害是影響水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)的一大要素[4]。中國(guó)稻區(qū)數(shù)目眾多的害蟲(chóng)會(huì)對(duì)不同生長(zhǎng)階段的水稻不同部位造成為害。由于這些水稻害蟲(chóng)每年帶來(lái)很大的損失，因此研究可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻格外重要[5]。

褐飛虱Nilaparvata lugens(St?l) 是水稻作物上的一種典型的主要害蟲(chóng)，它是遷飛性的刺吸式昆蟲(chóng)，主要以刺吸水稻的韌皮部汁液為食，它也是水稻病毒病的傳播載體，會(huì)對(duì)水稻植株產(chǎn)生嚴(yán)重為害[6,7]。Zhang等[8]研究發(fā)現(xiàn)，在水稻抗性品種中，褐飛虱若蟲(chóng)的存活率明顯降低，若蟲(chóng)發(fā)育通常被延遲，產(chǎn)卵受到嚴(yán)重抑制，并且種群生長(zhǎng)得到有效抑制。近年來(lái)許多學(xué)者開(kāi)展了轉(zhuǎn)基因水稻對(duì)非靶標(biāo)害蟲(chóng)抗性問(wèn)題的研究，劉雨芳等[9]通過(guò)田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻Orseoia oryzae(Wood-Mason) 產(chǎn)生抗性。Akhtar等[10]研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)Bt抗蟲(chóng)水稻對(duì)稻薊馬Stenchaetothrips biformis(Bagnall) 的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖會(huì)造成明顯的負(fù)面影響；王文晶等[11]經(jīng)過(guò)大田試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn) Bt水稻與親本非轉(zhuǎn)基因水稻相比，稻田褐飛虱和白背飛虱Sogatella furcifera(Horváth) 的種群發(fā)生量明顯提高；周霞等[12]在研究轉(zhuǎn) Bt水稻克螟稻對(duì)黑尾葉蟬Nephotettix cincticeps(Uhler) 種群增長(zhǎng)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，黑尾葉蟬在轉(zhuǎn)Bt水稻與非轉(zhuǎn)基因?qū)φ账旧系拇瞥上x(chóng)壽命、產(chǎn)卵量、產(chǎn)卵持續(xù)時(shí)間以及凈生殖率均明顯高于親本對(duì)照。

同時(shí)，由水稻瘤矮病毒（Rice gall dwarf virus，RGDV）引發(fā)的水稻瘤矮病近幾年在我國(guó)南方多省水稻產(chǎn)區(qū)發(fā)生流行，如福建、廣東、海南省等，這一重要病害對(duì)水稻產(chǎn)量有一定的影響，但目前并無(wú)有效的防治方法[13]。作為一種持久增殖并且是循回型的病毒，RGDV可以有效地傳播擴(kuò)散到電光葉蟬Recilia dorsalis(Motshulsky) 等介體昆蟲(chóng)體內(nèi)，從而達(dá)到系統(tǒng)侵染[14,15]。目前已有學(xué)者開(kāi)始關(guān)注病毒-轉(zhuǎn)基因水稻-非介體昆蟲(chóng)的互作關(guān)系，何曉嬋等[16]研究表明，在感染病毒水稻植株上取食對(duì)白背飛虱若蟲(chóng)存活率、發(fā)育歷期、成蟲(chóng)性比、雌成蟲(chóng)體質(zhì)量、產(chǎn)卵量和卵孵化率等影響不顯著，但雌成蟲(chóng)壽命和卵歷期顯著縮短；Xu等[17]研究發(fā)現(xiàn)不同水稻品系和感染、未感染南方水稻黑條矮縮病毒（Southern rice black-streaked dwarf virus，SRBSDV）的水稻植株對(duì)褐飛虱的性別比例、雌成蟲(chóng)體質(zhì)量、壽命、繁殖力和卵孵化率均無(wú)顯著影響，感染SRBSDV的轉(zhuǎn)Bt水稻對(duì)褐飛虱的生態(tài)適應(yīng)性影響不大。那么，感染水稻瘤矮病毒的轉(zhuǎn)基因水稻是否會(huì)影響非靶標(biāo)害蟲(chóng)褐飛虱種群的發(fā)展？

因此，本試驗(yàn)在人工氣候室條件下，利用年齡-齡期兩性生命表研究水稻瘤矮病毒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻對(duì)非靶標(biāo)害蟲(chóng)褐飛虱種群的影響，研究結(jié)果有利于進(jìn)一步明確轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，為推進(jìn)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻的產(chǎn)業(yè)化提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試水稻 抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)cry1Ab水稻（MF86）及其親本對(duì)照非轉(zhuǎn)基因水稻（MH3301）。由福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院遺傳工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供。

1.1.2 供試?yán)ハx(chóng) 褐飛虱為福建農(nóng)林大學(xué)應(yīng)用生態(tài)研究所長(zhǎng)期飼養(yǎng)在水稻TN1的品系。帶毒和不帶毒電光葉蟬為福建農(nóng)林大學(xué)病毒所提供，所帶病毒為水稻瘤矮病毒，用PCR檢測(cè)其帶毒情況，后在福建農(nóng)林大學(xué)應(yīng)用生態(tài)研究所人工氣候室飼養(yǎng)，電光葉蟬飼養(yǎng)在2～3 cm的水稻幼苗上（MH3301），每隔8 d將電光葉蟬轉(zhuǎn)移至新鮮的水稻幼苗上，確保其獲取充足的營(yíng)養(yǎng)。褐飛虱和電光葉蟬飼養(yǎng)條件：田間人工氣候室溫度為（28±1）℃，相對(duì)濕度（70%±1）%，光周期14L∶10D。

1.2 水稻培養(yǎng)及病毒接種

播種前將水稻種子放于室溫條件下浸種24 h，室溫催芽48 h待種子露白后進(jìn)行旱育秧。每個(gè)塑料容器都裝入適量的土壤，搖晃使其平整后將露白的種子放入，胚芽均保持向上，然后覆蓋一層薄薄的土壤，放在人工氣候箱中生長(zhǎng)（溫度：28 ℃±1 ℃，RH：70%±1%，光周期14L∶10D）。10 d后取旱育秧長(zhǎng)勢(shì)相當(dāng)?shù)难砻?，移栽?0 mm×200 mm的玻璃試管中，試管中盛有pH已調(diào)至4.5～5的kimura B水稻營(yíng)養(yǎng)液[18]，每管放入2株稻苗，然后在每個(gè)試管內(nèi)放入已在RGDV病株上累代飼養(yǎng)的電光葉蟬3～4齡若蟲(chóng)10頭，試管頂端用絲襪罩住并用橡皮筋綁好固定，放入人工氣候室內(nèi)，待48 h后，除去蟲(chóng)源。除蟲(chóng)后在相同的條件下繼續(xù)培養(yǎng)，每周更換新的營(yíng)養(yǎng)液。10 d后從單株植物中提取少量葉組織進(jìn)行RGDV檢測(cè)，陽(yáng)性植株作為帶毒組進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。不感病的水稻處理用不帶毒的電光葉蟬取食水稻，處理同上。

1.3 構(gòu)建年齡-齡期兩性生命表

從實(shí)驗(yàn)室取褐飛虱成蟲(chóng)分別放置在未感病水稻MH3301，MF86以及感病水稻MH3301，MF86中，產(chǎn)卵24 h后取出水稻，單獨(dú)養(yǎng)殖于養(yǎng)蟲(chóng)籠中，每天觀察水稻及褐飛虱情況，直至觀察到有1齡若蟲(chóng)出現(xiàn)，將其挑選到對(duì)應(yīng)的水稻品種上，單蟲(chóng)單苗單管飼養(yǎng)，并對(duì)試管進(jìn)行編號(hào)。每個(gè)處理80頭褐飛虱，水培液每3 d更換一次，每天定時(shí)觀察和記錄褐飛虱的蛻皮、羽化、死亡等情況，并將蛻皮挑出。當(dāng)其羽化為成蟲(chóng)時(shí)，將褐飛虱雌、雄成蟲(chóng)兩兩配對(duì)，飼養(yǎng)于相對(duì)應(yīng)的水稻品種上，每天在顯微鏡下觀察記錄產(chǎn)卵量并更換新水稻苗，直到雌蟲(chóng)死亡。為保證所有成蟲(chóng)均能配對(duì)，將對(duì)應(yīng)水稻在同一條件下另飼養(yǎng)幾十頭褐飛虱作備用種群，在構(gòu)建生命表時(shí)，若為雌成蟲(chóng)與備用雄成蟲(chóng)配對(duì)的記錄其產(chǎn)卵量與壽命；若為雄成蟲(chóng)與備用雌成蟲(chóng)配對(duì)的只記錄壽命。整個(gè)試驗(yàn)在所有褐飛虱成蟲(chóng)全部死亡時(shí)結(jié)束。

1.4 種群生命表數(shù)據(jù)的分析與處理

統(tǒng)計(jì)卵、若蟲(chóng)、成蟲(chóng)的發(fā)育歷期，以及產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵期、產(chǎn)卵后期、日繁殖率、最大繁殖率、達(dá)最大繁殖率時(shí)的成蟲(chóng)年齡和總繁殖力等生殖相關(guān)參數(shù)[19]；種群生命表參數(shù)包括特定年齡-齡期存活率（Sxj，表示種群中個(gè)體能存活到年齡x到齡期j的概率）、種群特定年齡存活率（lx，表示Sxj曲線(xiàn)在不考慮齡期分化情況下的簡(jiǎn)化形式）、種群年齡繁殖率（mx，表示種群在年齡x時(shí)的平均產(chǎn)卵量）、雌成蟲(chóng)年齡-齡期繁殖率（fxj，表示一頭雌成蟲(chóng)在年齡x和齡期j所產(chǎn)的能夠孵化的卵粒數(shù)）、種群年齡凈增殖率（lxmx）、種群壽命期望（exj，表示個(gè)體存活到年齡x和齡期j的概率，其計(jì)算方法是假設(shè)s'iy＝1）、種群生殖價(jià)值（Vxj，表示在年齡x和齡期j對(duì)未來(lái)種群的貢獻(xiàn)）、種群世代凈增殖率（R0，表示種群在一定條件下經(jīng)過(guò)一個(gè)世代后的每個(gè)存活個(gè)體所產(chǎn)生的后代總數(shù)）、種群穩(wěn)定年齡增長(zhǎng)結(jié)構(gòu)（SASD，表示種群在食物、空間不受任何限制以及無(wú)天敵干擾的理想條件下，后代的齡期分布比例）、內(nèi)稟增長(zhǎng)率（r，表示種群的最大瞬時(shí)增長(zhǎng)率）、周限增長(zhǎng)率（λ，表示種群內(nèi)平均每一個(gè)個(gè)體能產(chǎn)生的后代數(shù)）、平均世代周期（T，表示在穩(wěn)定的齡期階段分布中，種群增長(zhǎng)到其規(guī)模的R0倍所需要的時(shí)間長(zhǎng)度）[20,21]。

采用單因素方差分析褐飛虱發(fā)育歷期、生殖相關(guān)參數(shù)和種群生命表參數(shù)在不同處理間的差異，并采用LSD進(jìn)行多重比較。采用年齡-齡期兩性生命表分析軟件TWOSEX-MSChart中的Timing-MSChart 預(yù)測(cè)以100粒褐飛虱有效卵為起始的100 d種群動(dòng)態(tài)[22]，由于TWOSEX-MSChart分析描述了種群生長(zhǎng)過(guò)程中的階段變化，因此我們使用自然對(duì)數(shù)預(yù)測(cè)了齡期j從t到t＋1時(shí)間段的增長(zhǎng)率?？紤]到在某一階段個(gè)體數(shù)為0（nj,t＝0或nj,t+1＝0）時(shí)不可能使用對(duì)數(shù)變換，因此我們?cè)谟?jì)算過(guò)程中使用nj,t+1和nj,t+1+1。

種群動(dòng)態(tài)參數(shù)相關(guān)的計(jì)算公式如下：

運(yùn)用SigmaPlot 12.0軟件制作褐飛虱發(fā)育歷期、存活率、壽命期望、生殖價(jià)值和種群預(yù)測(cè)等的曲線(xiàn)圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 感染水稻瘤矮病毒的轉(zhuǎn)cry1Ab水稻對(duì)褐飛虱種群動(dòng)態(tài)參數(shù)的影響

感病的MF86較未感病的MF86顯著降低褐飛虱的內(nèi)稟增長(zhǎng)率、周限增長(zhǎng)率和凈增殖率，顯著縮短世代平均周期；感病的MH3301較未感病的MH3301對(duì)褐飛虱生命表動(dòng)態(tài)參數(shù)的影響均不顯著。水稻在不感病的情況下，取食MF86較MH3301顯著提高了褐飛虱的內(nèi)稟增長(zhǎng)率、周限增長(zhǎng)率和凈增殖率，并顯著延長(zhǎng)了褐飛虱的世代平均周期。水稻在感病的情況下，MF86較MH3301顯著降低了褐飛虱的內(nèi)稟增長(zhǎng)率、周限增長(zhǎng)率和凈增殖率（表1）。

表1 褐飛虱種群動(dòng)態(tài)參數(shù)Table 1 Population dynamic parameters of BPH

2.2 感染水稻瘤矮病毒的轉(zhuǎn)cry1Ab水稻對(duì)褐飛虱種群生殖相關(guān)參數(shù)的影響

水稻在感病的情況下，取食MH3301的褐飛虱種群顯著縮短了產(chǎn)卵前期和產(chǎn)卵期，取食MF86的褐飛虱種群顯著縮短了雌成蟲(chóng)壽命、雄成蟲(chóng)壽命、產(chǎn)卵期以及繁殖力；水稻在不感病的情況下，除4齡若蟲(chóng)外，取食MF86的褐飛虱較取食MH3301的種群參數(shù)均顯著延長(zhǎng)，而水稻在感病情況下，取食MF86較取食MH3301的褐飛虱雄成蟲(chóng)壽命、日繁殖率、最大繁殖率以及總繁殖率顯著縮短。感病與否對(duì)取食MH3301及MF86的褐飛虱壽命均影響不顯著，而感病的MH3301較未感病的MH3301顯著提高了褐飛虱的生殖力。感病的MF86較未感病的MF86顯著降低了褐飛虱的生殖力（表2，表3）。

表2 感染水稻瘤矮病毒的轉(zhuǎn)cry1Ab水稻對(duì)褐飛虱發(fā)育歷期的影響Table 2 Effect of RGDV-infected transgenic cry1Ab rice on the developmental duration of BPH

表3 感染水稻瘤矮病毒的轉(zhuǎn)cry1Ab水稻對(duì)褐飛虱生殖相關(guān)參數(shù)的影響Table 3 Effect of RGDV-infected transgenic cry1Ab rice on the reproductive parameters of BPH

2.3 感染水稻瘤矮病毒的轉(zhuǎn)cry1Ab水稻對(duì)褐飛虱種群年齡-齡期存活率的影響

取食感病和未感病MH3301的褐飛虱成蟲(chóng)前期的存活率曲線(xiàn)基本相似，取食未感病的成蟲(chóng)期的存活率明顯高于取食感病的；取食感病和未感病 MF86的褐飛虱存活率曲線(xiàn)基本相似，取食未感病水稻的 4、5齡若蟲(chóng)和雌、雄成蟲(chóng)的存活率均略高于取食感病水稻的。水稻在不感病的情況下，取食 MH3301較取食MF86的褐飛虱種群存活率升高，取食MH3301的褐飛虱成蟲(chóng)期存活率可達(dá)到0.3，而取食MF86的褐飛虱成蟲(chóng)期存活率最高僅0.15左右。水稻在感病的情況下，取食MH3301較取食MF86的1、2齡若蟲(chóng)存活率略低；取食MH3301較取食MF86的3～5齡若蟲(chóng)和成蟲(chóng)期的存活率均較高，其中取食MH3301的褐飛虱4、5齡若蟲(chóng)存活率可超過(guò)0.5，而取食MF86的褐飛虱4、5齡若蟲(chóng)存活率最高僅可達(dá)到0.25左右（圖1）。

圖1 褐飛虱年齡-齡期存活率曲線(xiàn)圖Fig.1 Age-stage survival curve of BPH

2.4 感染水稻瘤矮病毒的轉(zhuǎn)cry1Ab水稻對(duì)褐飛虱生殖力的影響

褐飛虱的年齡特征存活率lx隨時(shí)間逐漸降低。取食感病水稻的年齡特征存活率lx較取食未感病水稻的下降速度更快。水稻在不感病的情況下，隨褐飛虱年齡的增加取食MF86的年齡特征存活率lx較取食MH3301的下降速度減緩，其中取食MH3301的褐飛虱lx下降50%大約需要26 d，取食MF86的褐飛虱lx下降50%大約需要15 d。水稻在感病的情況下，兩個(gè)品系的年齡特征存活率lx曲線(xiàn)相似，lx下降速度均不斷減緩，隨褐飛虱年齡的增加取食MF86的褐飛虱的lx較取食MH3301的下降速度更快。fx、mx都隨褐飛虱年齡的增加先升高后下降，存在一定的波動(dòng)性。水稻在不感病的情況下，取食MH3301較取食MF86的褐飛虱最大生殖力減??；而水稻在感病的情況下，取食MH3301較取食MF86的褐飛虱最大生殖力升高。種群年齡特征生殖值lxmx則表現(xiàn)為：取食MH3301較取食MF86的褐飛虱lxmx明顯更高，但褐飛虱在MH3301的lxmx存在明顯波動(dòng)而在MF86的lxmx較為平穩(wěn)（圖2）。

圖2 褐飛虱存活率（lx）、年齡-齡期繁殖力（fxj）、種群年齡繁殖力（mx）和種群年齡特征生殖值（lxmx）Fig.2 Survival rate (lx), stage specific fecundity (fxj), age-specific fecundity (mx) and age-spefic matemity (lxmx) of BPH

2.5 感染水稻瘤矮病毒的轉(zhuǎn)cry1Ab水稻對(duì)褐飛虱壽命期望和生殖價(jià)值的影響

隨著褐飛虱年齡的增加，各個(gè)品系的壽命期望均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。取食未感病水稻的褐飛虱壽命期望曲線(xiàn)與取食感病水稻的基本相似；取食MH3301的褐飛虱1齡若蟲(chóng)的壽命期望值基本保持在26 d左右，而取食MF86的褐飛虱1齡若蟲(chóng)的壽命期望值更低，約為20 d左右。水稻在不感病的情況下，褐飛虱在MH3301的各若蟲(chóng)齡期的壽命期望值均略高于在MF86的；褐飛虱在MH3301的雌雄蟲(chóng)壽命期望變化不一，而在MF86的雌蟲(chóng)壽命期望明顯高于雄蟲(chóng)。水稻在感病的情況下，兩個(gè)品系褐飛虱各齡期的壽命期望值均略有降低，生活史周期均有所縮短，雌蟲(chóng)壽命期望均略高于雄蟲(chóng)（圖3）。

圖3 褐飛虱壽命期望Fig.3 Life expectancy of BPH

各組處理1齡若蟲(chóng)初始的生殖價(jià)值數(shù)值與其周限增長(zhǎng)率相同；褐飛虱對(duì)后代的生殖價(jià)值隨齡期的增加越來(lái)越高，雌蟲(chóng)期可達(dá)峰值。取食感病MF86的褐飛虱生殖價(jià)值曲線(xiàn)與其他品系存在差異，其4、5齡若蟲(chóng)的生殖價(jià)值明顯低于其他3組處理。取食未感病MH3301的褐飛虱雌蟲(chóng)生殖價(jià)值最大值出現(xiàn)在30日齡左右，最大值為46左右；取食感病水稻MH3301的褐飛虱雌蟲(chóng)生殖價(jià)值明顯大于取食未感病水稻的，最大值出現(xiàn)在28日齡左右，最大值為80左右。取食未感病的MF86水稻的褐飛虱雌蟲(chóng)生殖價(jià)值曲線(xiàn)出現(xiàn)兩個(gè)峰值，最大值高達(dá)112左右；而取食感病水稻的褐飛虱雌蟲(chóng)生殖價(jià)值曲線(xiàn)非常平緩，生殖價(jià)值極低，最大值僅為12左右（圖4）。

圖4 褐飛虱生殖價(jià)值Fig.4 Reproductive value (Vxj)

2.6 褐飛虱穩(wěn)定年齡-齡期分布和種群預(yù)測(cè)

除取食感病MF86的褐飛虱卵期的穩(wěn)定年齡-齡期分布曲線(xiàn)較低外，其他各組處理卵期和若蟲(chóng)期褐飛虱的穩(wěn)定年齡-齡期分布圖基本相似。各組處理成蟲(chóng)期褐飛虱的穩(wěn)定年齡-齡期分布圖形狀也基本相似，均呈現(xiàn)雌、雄蟲(chóng)所占比例交替領(lǐng)先的狀態(tài)；但MF86水稻飼養(yǎng)下的成蟲(chóng)穩(wěn)定年齡-齡期分布圖差異顯著，取食未感病水稻成蟲(chóng)的穩(wěn)定年齡-齡期分布圖較低，而取食感病水稻成蟲(chóng)的穩(wěn)定年齡-齡期分布圖顯著較高（圖5）。

圖5 褐飛虱年齡-齡期分布Fig.5 Stable age-stage distribution of BPH

以 80粒有效卵為起始作褐飛虱在 4組處理下的種群動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)圖，在 100 d的預(yù)測(cè)期內(nèi)，褐飛虱在MH3301的兩條種群預(yù)測(cè)曲線(xiàn)相似，但取食未感病水稻的褐飛虱種群的數(shù)量和數(shù)量增長(zhǎng)速率略高于取食感病水稻的褐飛虱；取食MF86的褐飛虱兩條種群預(yù)測(cè)曲線(xiàn)差異明顯，取食未感病水稻的褐飛虱種群的數(shù)量和數(shù)量增長(zhǎng)速率明顯高于取食感病水稻的褐飛虱（圖6）。分齡期作褐飛虱的種群動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)圖更有利于進(jìn)行褐飛虱的田間管理、害蟲(chóng)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，取食未感病水稻的褐飛虱種群不同齡期的數(shù)量增長(zhǎng)速率明顯高于取食感病水稻的褐飛虱；取食MH3301較取食MF86的褐飛虱種群數(shù)量和種群不同齡期的數(shù)量增長(zhǎng)速率均明顯較高（圖7）。

圖6 褐飛虱種群預(yù)測(cè)（不分齡期）Fig.6 Total population size of BPH

圖7 褐飛虱種群預(yù)測(cè)（分齡期）Fig.7 Stage structure curves of BPH

3 討論

外源基因的引入會(huì)改變水稻的一些性狀，這可能對(duì)群落中的物種產(chǎn)生一定的影響。隨著轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物的使用增加，這些作物的潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)引起關(guān)注。通過(guò)植物生理學(xué)、生態(tài)學(xué)和基因組學(xué)等的研究已經(jīng)證實(shí)，病毒通過(guò)直接和間接作用能促進(jìn)植食性昆蟲(chóng)的生長(zhǎng)、存活和生殖能力。Wang等[23]在研究水稻矮縮病毒（Rice dwarf virus，RDV）和兩種轉(zhuǎn)Bt水稻品系T1C-19（cry1C）和T2A-1（cry2A）對(duì)非靶標(biāo)害蟲(chóng)黑尾葉蟬的潛在綜合影響時(shí)發(fā)現(xiàn)在RDV感染的轉(zhuǎn)Bt水稻上，葉蟬卵的持續(xù)時(shí)間、成蟲(chóng)體質(zhì)量和雄成蟲(chóng)壽命受到顯著影響，而其他參數(shù)如卵孵化率、若蟲(chóng)存活率和繁殖力無(wú)顯著影響。Chang等[24]研究表明，無(wú)論是否感染水稻矮縮?。≧DV），Bt水稻T1C-19都不會(huì)影響非靶標(biāo)昆蟲(chóng)褐飛虱的生態(tài)適合度。本文結(jié)果表明，在未感病情況下，取食MF86較取食MH3301的褐飛虱壽命和生殖力均顯著升高。而在感病情況下，取食MF86較取食MH3301的褐飛虱生殖力明顯降低。另外，取食感病MF86較取食未感病MF86的褐飛虱明顯縮短了世代平均周期，降低了內(nèi)稟增長(zhǎng)率、周限增長(zhǎng)率；取食感病MH3301較取食未感病MH3301的褐飛虱種群動(dòng)態(tài)參數(shù)基本無(wú)顯著影響。此外也有研究表明，在轉(zhuǎn) Bt抗蟲(chóng)棉對(duì)非靶標(biāo)昆蟲(chóng)的安全性評(píng)價(jià)中，兩種轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)棉ZMSJ（Cry1Ac/Cry2Ab）與ZMKCKC（Cry1Ac/EPSPS）對(duì)意大利蜜蜂Apis melliferaligusticaSpinola 的存活以及與生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)的重要的生命表參數(shù)影響不顯著[25]；在轉(zhuǎn)Bt玉米的大田試驗(yàn)中，轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)玉米DKc5143（event MON88017）對(duì)非靶標(biāo)昆蟲(chóng)葉蟬沒(méi)有產(chǎn)生任何不利影響[26]。在轉(zhuǎn)Bt水稻的室內(nèi)試驗(yàn)中，Bt水稻品系TT51（cry1Ab/cry1Ac水稻）、T1C-19（cry1C水稻）和T2A-1（cry2A水稻）對(duì)褐飛虱的生存、發(fā)育和繁殖，以及對(duì)褐飛虱的消化、解毒和免疫反應(yīng)等生理過(guò)程均無(wú)影響[27]。以T1C-19和T2A-1飼養(yǎng)的褐飛虱若蟲(chóng)或蜜露為食物，對(duì)黃腿螯蜂Pseudogonatopus flavifemur(Hymenoptera:Dryinidae) 和稻虱纓小蜂Anagrus nilaparvatae(Hymenoptera: Mymaridae) 的生物學(xué)參數(shù)沒(méi)有顯著影響[28,29]。

從存活率曲線(xiàn)圖可以看出，無(wú)論感病與否，取食未感病水稻較取食感病水稻的褐飛虱成蟲(chóng)期存活率高，取食MH3301較取食MF86的褐飛虱高齡若蟲(chóng)和成蟲(chóng)的存活率高。Lu等[30]發(fā)現(xiàn)與親本水稻明恢63（MH63）相比，取食T2A-1的黑尾葉蟬若蟲(chóng)存活率有所提高。從壽命期望圖可以看出，整體上在各處理中褐飛虱雌蟲(chóng)的壽命期望略高于雄蟲(chóng)，取食未感病水稻較取食感病水稻的褐飛虱壽命期望高。取食感病MF86的褐飛虱生殖價(jià)值圖和種群預(yù)測(cè)圖與其他處理差異明顯，其生殖價(jià)值較低，褐飛虱種群數(shù)量和數(shù)量增長(zhǎng)速率也較低。王海鵬等[31]觀察到轉(zhuǎn)cry30Fa1水稻株系在單株抗蟲(chóng)試驗(yàn)中對(duì)褐飛虱有致死作用。

本試驗(yàn)構(gòu)建的褐飛虱生命表是在人工氣候室條件下完成的，對(duì)于大田稻區(qū)更為復(fù)雜多變的環(huán)境條件下結(jié)果是否一致還有待進(jìn)一步的研究求證。此外，本試驗(yàn)僅僅較為淺顯地發(fā)現(xiàn)了感染 RGDV的 MF86水稻對(duì)褐飛虱的生長(zhǎng)發(fā)育影響顯著，后續(xù)也可深入挖掘取食感病水稻的褐飛虱產(chǎn)生顯著性差異的機(jī)制，作取食不同水稻的褐飛虱卵巢的比較和轉(zhuǎn)錄組分析等，從而對(duì)病毒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻進(jìn)行更為全面準(zhǔn)確的評(píng)估，為其安全性評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也為后續(xù)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻的推廣種植提供更為可靠的理論支持。