劉凱楊亞軍田俊策魯艷輝徐紅星鄭許松呂仲賢，＊

（1浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護與微生物研究所，杭州310021；2浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，浙江金華321004；＊通訊聯(lián)系人，E－mail：luzxmh2004＠aliyun.com）

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不同氮肥水平下轉(zhuǎn)Bt基因水稻對褐飛虱和白背飛虱生態(tài)適應(yīng)性的繼代影響

劉凱1，2楊亞軍1田俊策1魯艷輝1徐紅星1鄭許松1呂仲賢1，2，＊

（1浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護與微生物研究所，杭州310021；2浙江師范大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，浙江金華321004；＊通訊聯(lián)系人，E－mail：luzxmh2004＠aliyun.com）

劉凱，楊亞軍，田俊策，等.不同氮肥水平下轉(zhuǎn)Bt基因水稻對褐飛虱和白背飛虱生態(tài)適應(yīng)性的繼代影響.中國水稻科學(xué)，2016，30（2）：200－209.

摘 要：在目前氮肥施用量依然偏多的大背景下，氮肥與轉(zhuǎn)Bt基因水稻的相互作用是否會對稻田中非靶標節(jié)肢動物產(chǎn)生影響是轉(zhuǎn)基因水稻安全評價的重要內(nèi)容。本研究在室內(nèi)條件下用0kg／hm2、100kg／hm2和250kg／hm23個氮肥水平處理的轉(zhuǎn)Bt基因水稻T1C－19和T2A－1以及非轉(zhuǎn)基因親本水稻明恢63，連續(xù)飼養(yǎng)褐飛虱和白背飛虱4代，研究在不同氮肥條件下，轉(zhuǎn)Bt基因水稻對褐飛虱和白背飛虱生態(tài)適應(yīng)性的繼代影響。結(jié)果顯示，在同一水稻品種上，氮肥的過量施用，顯著提高book=201,ebook=94了褐飛虱和白背飛虱的生態(tài)適應(yīng)性，并且隨著代數(shù)的增加具有一定的累加效果。同一氮肥水平條件下，轉(zhuǎn)Bt基因水稻和對照相比對同代褐飛虱和白背飛虱的若蟲發(fā)育歷期、雌蟲體質(zhì)量、成蟲壽命、褐飛虱若蟲孵化率、存活率均無顯著影響。而在100kg／hm2和250kg／hm2施氮水平下取食轉(zhuǎn)基因水稻T1C－19的褐飛虱在第1代至第3代的每雌產(chǎn)卵量均顯著低于另一轉(zhuǎn)基因品種T2A－1以及對照品種明恢63，但第4代褐飛虱在各品種上的產(chǎn)卵量無顯著差異。本研究結(jié)果表明，氮肥的施用顯著提高了褐飛虱和白背飛虱的生態(tài)適應(yīng)性，供試兩種轉(zhuǎn)Bt基因水稻對褐飛虱和白背飛虱的生態(tài)適應(yīng)性無顯著影響。這為轉(zhuǎn)基因水稻的安全評價提供了一定的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：氮肥；轉(zhuǎn)Bt基因水稻；白背飛虱；褐飛虱；代別；生態(tài)適應(yīng)性

褐飛虱（Nilaparvata lugens）屬于遠距離遷飛性、r－對策昆蟲，其對環(huán)境因子的高度適應(yīng)性以及對水稻為害的突發(fā)性和猖獗性，使其極易暴發(fā)成災(zāi)［1］。我國褐飛虱每年發(fā)生面積在2000萬hm2以上，造成稻谷產(chǎn)量損失達數(shù)十億kg［2］，是我國和亞洲許多國家當(dāng)前水稻生產(chǎn)上的首要害蟲。

褐飛虱成為亞洲許多國家的主要水稻害蟲，主要歸咎于20世紀60年代的“綠色革命”，它倡導(dǎo)人們通過大面積使用廣譜殺蟲劑以及以氮肥為主的化學(xué)肥料［3］來控制害蟲和提高水稻等糧食作物的產(chǎn)量。但是連續(xù)過量使用氮肥并不會顯著增加水稻的產(chǎn)量［4］，反而使稻飛虱從次要害蟲轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕οx［5－6］，因此，過量的施用氮肥也被認為是導(dǎo)致褐飛虱猖獗的主要原因之一［7］。

白背飛虱（Sogatella furcifera）亦是水稻上主要遷飛性害蟲之一，它主要通過刺吸取食水稻，為害嚴重時造成水稻“虱燒”。同時，其在取食過程中能夠傳播水稻齒葉矮縮病、水稻南方黑條矮縮病等病害［8］，蟲病的同時發(fā)生導(dǎo)致中國、越南北部以及日本水稻產(chǎn)量損失嚴重［9－10］。

到目前為止，轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲水稻的研究已經(jīng)取得很大進展，且已獲得許多抗蟲效果好的水稻品系［11－13］，有的已經(jīng)進入了田間試驗階段［14－16］。轉(zhuǎn)Bt水稻對螟蟲具有較好的抗性，能有效降低田間農(nóng)藥的使用及增加農(nóng)民收益［17］，但能否商業(yè)化生產(chǎn)主要取決于環(huán)境和食品安全性系統(tǒng)評價的結(jié)果。在稻田系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)Bt基因水稻是否會對生態(tài)系統(tǒng)中生物群落的穩(wěn)定性，尤其是對天敵等非靶標節(jié)肢動物種群產(chǎn)生影響，是轉(zhuǎn)Bt基因水稻安全評價的重要內(nèi)容。目前為止，關(guān)于Bt水稻對非靶標生物的影響的研究已有很多，主要集中在對非靶標重要害蟲［18－20］、重要害蟲天敵［21－27］以及對某些中性昆蟲，如彈尾目跳蟲（Folsomia candida）［23，28］（經(jīng)常被作為一種標準物質(zhì)來檢測環(huán)境污染物質(zhì)對土壤生物的影響）的生物學(xué)特性的影響。但前人的研究結(jié)果基本都局限在對非靶標昆蟲當(dāng)代的研究，不能完整地模擬田間情況，不能準確地評價轉(zhuǎn)Bt水稻對稻田系統(tǒng)中非靶標節(jié)肢動物的影響。因此，室內(nèi)條件下對非靶標昆蟲連續(xù)多代的飼養(yǎng)對轉(zhuǎn)Bt水稻的安全評價十分必要。

轉(zhuǎn)Bt基因水稻對農(nóng)田系統(tǒng)來說是一種新物種，在目前氮肥施用量依然偏多的大背景下，氮肥與轉(zhuǎn)Bt基因水稻的相互作用是否會對稻飛虱產(chǎn)生影響我們不得而知。本研究在室內(nèi)比較了不同氮肥水平下不同轉(zhuǎn)Bt基因水稻品種對褐飛虱和白背飛虱生長發(fā)育和繁殖的連續(xù)影響，旨在探究轉(zhuǎn)Bt基因水稻在不同氮肥水平下，對連續(xù)飼養(yǎng)的褐飛虱和白背飛虱生物學(xué)參數(shù)的影響。

1 材料與方法

1.1 供試水稻和昆蟲

供試水稻為轉(zhuǎn)cry1C基因抗蟲水稻品系T1C－19和轉(zhuǎn)cry2A基因抗蟲水稻品系T2A－1，其非轉(zhuǎn)基因親本對照為明恢63，均由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良國家重點實驗室提供。水稻種子浸種后，在30℃下萌發(fā)24h，播種在無蟲網(wǎng)室的水泥槽（2m× 0.9m×0.15m）中，3葉期時移栽至盆缽（高10cm，直徑15cm）中，每盆缽3株水稻苗。設(shè)置3個不同氮肥水平（250kg／hm2，100kg／hm2，0kg／hm2），移栽7d后施用總氮量的30%，在分蘗期施用總氮量的30%，生長期施用總氮量的40%，從而得到每個水稻品種的高含氮量稻株和低含氮量稻株。60日齡分蘗期稻苗用于試驗。供試水稻每20d播種一批。

供試褐飛虱和白背飛虱均采自浙江金華水稻田間。首先將其在敏感品系TN1上連續(xù)飼養(yǎng)繁殖，選育同步化的后代作為原始代稻飛虱的試驗種群。將初羽化成蟲接入到種有水稻苗（不同氮肥水平）的產(chǎn)卵籠（100cm×60cm×80cm）內(nèi)，交配產(chǎn)卵24h后取出產(chǎn)卵苗，移入相同大小的飼養(yǎng)籠內(nèi)飼養(yǎng)，定期換苗。連續(xù)飼養(yǎng)4代。

表1 轉(zhuǎn)Bt基因水稻與氮肥水平對褐飛虱和白背飛虱生態(tài)適應(yīng)性的繼代影響的方差分析Table 1.ANOVA of successive effects of Bt rice and nitrogen level on the ecological fitness of Nilaparvata lugens and Sogatella furcifera.

1.2 試驗方法

1.2.1 取食不同氮肥水平轉(zhuǎn)Bt基因水稻對4代褐飛虱和白背飛虱生長發(fā)育和存活率的影響

在室內(nèi)條件下用轉(zhuǎn)Bt基因水稻T2A－1和T1C－19對褐飛虱和白背飛虱進行連續(xù)多代的飼養(yǎng)，以明恢63作為對照，記錄其生長發(fā)育情況。將產(chǎn)卵籠內(nèi)的產(chǎn)卵苗用聚乙烯薄膜籠罩（直徑10cm，高50 cm；下同）套住，待卵孵化，選取12h內(nèi)孵化的若蟲備用。取60日齡的不同水稻品種稻苗（不同氮肥水平），除去次生分蘗和外葉鞘，剪去無活力的根須，在自來水中漂洗后分別放入注有相應(yīng)濃度氮肥溶液的試管（直徑1.5cm，高15.0cm）中，待水稻根系恢復(fù)后，接入飛虱初孵若蟲，脫脂棉封口。每個試管接入10頭初孵若蟲，每個品種和濃度均重復(fù)10次。每日觀察若蟲的生長發(fā)育和存活情況并及時更換同日齡的新鮮稻苗，直至羽化，記錄其羽化時間和數(shù)量，計算若蟲存活率。試驗在（26±1）℃和12h光照／12h黑暗光周期的人工氣候室內(nèi)進行。試驗連續(xù)開展4代。

1.2.2 取食不同氮肥水平轉(zhuǎn)Bt基因水稻對4代褐飛虱和白背飛虱繁殖和壽命的影響

上述試驗中褐飛虱或白背飛虱羽化后，取12h內(nèi)羽化的雌成蟲，在電子天平（精度為0.01mg）上稱量其體質(zhì)量。準備試驗稻株和試管（同1.2.1）。每管中分別接入1對初羽化成蟲，然后置于（26± 1）℃和12h光照／12h黑暗光周期的人工氣候室內(nèi)交配、產(chǎn)卵。每品種重復(fù)10次。每日觀察產(chǎn)卵和若蟲孵化情況，當(dāng)有若蟲孵化后每天考查孵出若蟲數(shù)，并去除，直至連續(xù)5d沒有若蟲孵出為止。同時記錄飛虱雌成蟲的死亡時間。在解剖鏡下解剖稻株，考查并記錄未孵化的卵量。根據(jù)孵化若蟲數(shù)、未孵化卵量，計算卵孵化率。將孵化出的若蟲（＜12h）用與第1代相同的方法繼續(xù)飼養(yǎng)至第4代，觀測和統(tǒng)計每代褐飛虱和白背飛虱雌成蟲的體質(zhì)量、產(chǎn)卵量、卵孵化率和壽命。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗所有數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0軟件進行雙因素方差分析并采用Tukey測驗法進行多重比較。百分率數(shù)據(jù)先進行反正弦平方根轉(zhuǎn)換后再作方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥水平下轉(zhuǎn)Bt基因水稻對四代褐飛虱和白背飛虱若蟲存活率的影響

方差分析結(jié)果顯示，代別、品種、代別與品種互作、代別與氮肥水平互作、品種與氮肥水平互作、代別與品種與氮肥水平互作對褐飛虱若蟲存活率沒有顯著影響。氮肥水平（P＜0.001）對褐飛虱若蟲存活率具有極顯著影響（表1和表2）。隨著氮肥水平的提高，褐飛虱的若蟲存活率顯著增加；各品種同一氮肥水平不同代別之間若蟲存活率無顯著差異；轉(zhuǎn)Bt基因水稻與對照相比對褐飛虱若蟲存活率沒有顯著影響。

表2不同施氮水平下轉(zhuǎn)Bt基因水稻和對照明恢63稻株對4代褐飛虱和白背飛虱若蟲存活率的影響Table 2.Nymphal survival rate of Nilaparvata lugens and Sogatella furcifera reared on Bt rice and Minghui 63at various nitrogen levels.

表3 不同施氮水平下轉(zhuǎn)Bt基因水稻和對照明恢63稻株對4代褐飛虱和白背飛虱若蟲歷期的影響Table 3.Nymph duration of Nilaparvata lugens and Sogatella furciferareared on Bt rice and Minghui 63at various nitrogen levels for four generations.

水稻品種、代別與品種互作、品種與氮肥水平互作、代別與品種與氮肥水平互作對4代白背飛虱的若蟲存活率無顯著影響；代別（P＜0.001）、氮肥水平（P＜0.001）、代別和氮肥水平互作（P＜0.001）對4代白背飛虱的若蟲存活率有極顯著影響（表1和表2）。隨著氮肥水平的提高，白背飛虱的若蟲存活率顯著增加。在不施氮肥稻株上取食的白背飛虱，隨著取食代數(shù)的增加，其若蟲存活率顯著降低；在高氮水平下白背飛虱的若蟲存活率變化不顯著。與對照相比，轉(zhuǎn)Bt基因水稻對4代白背飛虱的若蟲存活率無顯著影響。

2.2 不同氮肥水平下轉(zhuǎn)Bt基因水稻對4代褐飛虱和白背飛虱若蟲歷期的影響

水稻品種、品種與代別互作、品種與氮肥水平互作以及代別與品種與氮肥水平互作對褐飛虱若蟲歷期沒有顯著影響，代別（P＜0.001）、氮肥水平（P＜0.001）、代別與氮肥水平互作（P＜0.001）對褐飛虱若蟲歷期具有極顯著的影響（表1和表3）。隨著取食稻株氮肥水平的升高，褐飛虱若蟲歷期隨之縮短。在同一氮肥水平下，Bt水稻對各代的褐飛虱若蟲歷期均無顯著影響。

表4 取食不同施氮水平轉(zhuǎn)Bt基因水稻和對照明恢63稻株對4代褐飛虱和白背飛虱雌蟲體質(zhì)量的影響Table 4.Female adult weight of Nilaparvata lugens and Sogatella furciferareared on Bt rice and Minghui 63at three nitrogen levels for four generations.

代別（P＜0.001）、氮肥水平（P＜0.001）、代別與氮肥水平互作（P＜0.001）對4代白背飛虱的若蟲歷期具有極顯著影響。水稻品種、代別與品種互作、品種與氮肥水平互作以及代別與品種與氮肥水平互作對4代白背飛虱的若蟲歷期無顯著影響（表1和表3）。在不施氮肥稻株上取食的白背飛虱隨著取食代別的增加，其若蟲歷期顯著增加；在施氮稻株上取食的白背飛虱，隨著取食代數(shù)的增加，其若蟲歷期顯著縮短。施氮稻株上取食的白背飛虱的若蟲歷期顯著短于在不施氮肥稻株上取食的白背飛虱。隨著氮肥水平的升高，若蟲歷期逐漸縮短。與對照相比，轉(zhuǎn)Bt基因水稻對4代白背飛虱的若蟲歷期無顯著影響。

2.3 不同氮肥水平下轉(zhuǎn)Bt基因水稻對4代褐飛虱和白背飛虱雌成蟲體質(zhì)量的影響

水稻品種、代別與水稻品種互作、水稻品種與氮肥水平互作以及代別與品種與氮肥水平互作對褐飛虱雌蟲體質(zhì)量沒有顯著影響；代別（P＝0.012）對褐飛虱雌成蟲體質(zhì)量有顯著影響；氮肥水平（P＜0.001）、代別與氮肥水平互作（P＜0.001）對褐飛虱雌蟲體質(zhì)量具有極顯著的影響（表1和表4）。隨著取食稻株氮肥水平的升高，褐飛虱雌蟲體質(zhì)量也隨之增加。在不施氮肥稻株上取食時，隨著取食代別的增加，褐飛虱雌成蟲體質(zhì)量顯著減小，在施氮肥稻株上取食的褐飛虱的雌成蟲體質(zhì)量隨著取食代別的增加顯著增加。在任一氮肥水平條件下，兩種轉(zhuǎn)Bt基因水稻品種與對照相比對褐飛虱雌成蟲體質(zhì)量無顯著影響。

水稻品種、代別與品種與氮肥水平互作對白背飛虱雌蟲體質(zhì)量沒有顯著影響；代別與品種互作（P ＝0.024）、品種與氮肥水平互作（P＝0.002）對白背飛虱雌成蟲體質(zhì)量有顯著影響；代別（P＜0.001）、氮肥水平（P＜0.001）、代別與氮肥水平互作（P＜0.001）對白背飛虱雌蟲體質(zhì)量具有極顯著的影響（表1和表4）。隨著取食稻株氮肥水平的升高，白背飛虱雌蟲體質(zhì)量也隨之升高。在不施氮肥稻株上取食時，隨著取食代別的增加，白背飛虱雌成蟲體質(zhì)量顯著下降，在施氮稻株上取食的白背飛虱的雌成蟲體質(zhì)量隨著取食代別的增加顯著增加。兩種轉(zhuǎn)Bt基因水稻品種與對照相比對白背飛虱雌成蟲體質(zhì)量無顯著影響。

2.4 取食不同氮肥水平轉(zhuǎn)Bt基因水稻對4代褐飛虱和白背飛虱雌成蟲壽命的影響

代別、水稻品種、代別與氮肥水平互作、代別與品種互作、品種與氮肥水平互作、代別與品種與氮肥水平互作對褐飛虱雌成蟲壽命沒有顯著影響。氮肥水平（P＜0.001）對褐飛虱雌成蟲壽命具有極顯著影響（表1和表5）。取食施氮稻株的褐飛虱成蟲壽命明顯高于取食不施氮稻株的褐飛虱。在相同氮肥水平和相同代別下，轉(zhuǎn)Bt基因水稻品種對褐飛虱的成蟲壽命沒有顯著影響。

表5 取食不同施氮水平轉(zhuǎn)Bt基因水稻和對照明恢63稻株對4代褐飛虱和白背飛虱雌成蟲壽命的影響Table 5.Adult longevity of Nilaparvata lugens and Sogatella furciferareared on Bt rice and Minghui 63at three nitrogen levels for 4generations.

表6 取食不同施氮水平轉(zhuǎn)Bt基因水稻和對照明恢63稻株對4代褐飛虱和白背飛虱產(chǎn)卵量的影響Table 6.Number of eggs laid by Nilaparvata lugens and Sogatella furciferareared on Bt rice and Minghui 63at three nitrogen levels for four generations.

水稻品種、代別與品種互作、水稻品種與氮肥水平互作、水稻品種與氮肥水平與代別互作對白背飛虱壽命無顯著影響；代別（P＝0.024）對白背飛虱的壽命有顯著影響；氮肥水平（P＜0.001）、代別與氮肥水平互作（P＜0.001）對4代白背飛虱的壽命具有極顯著影響（表1和表5）。氮肥的施用使飼養(yǎng)的白背飛虱壽命顯著延長，隨著代別的增加，壽命顯著增加。在不施氮稻株上取食的白背飛虱隨著代別的增加壽命顯著縮短。轉(zhuǎn)Bt基因水稻品種對白背飛虱的壽命無顯著影響。

2.5 取食不同氮肥水平轉(zhuǎn)Bt基因水稻對4代褐飛虱和白背飛虱產(chǎn)卵量的影響

代別與品種與氮肥水平互作對褐飛虱產(chǎn)卵量沒有顯著的影響，代別（P＜0.001）、品種（P＜0.001）、濃度（P＜0.001）、代別與品種互作（P＜0.001）、代別與氮肥水平互作（P＜0.001）、品種與濃度互作（P ＜0.001）對褐飛虱產(chǎn)卵量具有極顯著影響（表1和表6）。取食施氮稻株的褐飛虱的產(chǎn)卵量明顯高于取食不施氮稻株的褐飛虱，隨著施氮量的增加，褐飛虱的產(chǎn)卵量增加；在100kg／hm2和250kg／hm2施氮水平下取食轉(zhuǎn)基因水稻T1C－19的褐飛虱在第1代至第3代的每雌產(chǎn)卵量（153.5、214.1、236.6粒／雌，293.8、346.6、390.6粒／雌）均顯著低于另一轉(zhuǎn)基因品種T2A－1（199.6、252.1、280.3粒／雌，404.7、427.1、431粒／雌）以及對照明恢63（247、263、280.4粒／雌，414.3、439.6、424.9粒／雌），但在褐飛虱取食的第4代，在各品種上的產(chǎn)卵量無顯著差異。

表7 取食不同施氮水平轉(zhuǎn)Bt基因水稻和對照明恢63稻株對4代褐飛虱和白背飛虱卵孵化率的影響Table 7.Egg hatchability of Nilaparvata lugens and Sogatella furciferareared on Bt rice and Minghui 63at three nitrogen levels for four generations.

水稻品種、代別與水稻品種互作、水稻品種與氮肥水平互作、水稻品種與氮肥水平與代別互作對4代白背飛虱的產(chǎn)卵量無顯著影響。代別（P＜0.001）、氮肥水平（P＜0.001）、代別與氮肥水平互作（P＜0.001）對白背飛虱的產(chǎn)卵量有極顯著影響（表1和表6）。取食氮肥水平為250kg／hm2稻株的白背飛虱產(chǎn)卵量最高，取食不施氮稻株的白背飛虱產(chǎn)卵量最低。

在不施氮稻株上取食的白背飛虱的產(chǎn)卵量隨著取食代別的增加顯著減少，在施氮稻株上取食的白背飛虱的產(chǎn)卵量隨著取食代別的增加而逐漸增加。與對照相比，供試的兩種轉(zhuǎn)Bt基因水稻對白背飛虱各代的產(chǎn)卵量沒有顯著地影響。

2.6 取食不同氮肥水平轉(zhuǎn)Bt基因水稻對4代褐飛虱和白背飛虱卵孵化率的影響

代別、水稻品種、代別與品種互作、代別與氮肥水平互作、品種與氮肥水平互作、代別與品種與氮肥水平互作對褐飛虱卵孵化率沒有顯著影響。氮肥水平對褐飛虱卵孵化率具有極顯著影響（P＜0.001）（表1和表7）。取食不施氮肥稻株的褐飛虱的卵孵化率顯著低于取食含氮稻株褐飛虱的卵孵化率；轉(zhuǎn)Bt基因水稻與對照相比對褐飛虱卵孵化率沒有顯著影響。

氮肥水平（P＜0.001）、氮肥水平和代別互作（P ＜0.001）對白背飛虱卵孵化率具有極顯著影響。代別、水稻品種、代別和水稻品種互作、水稻品種和氮肥水平互作以及代別與品種與氮肥水平互作對四代白背飛虱的卵孵化率無顯著影響（表1和表7）。在施氮稻株上取食的白背飛虱卵孵化率顯著高于在不施氮稻株上取食的白背飛虱。在不施氮稻株上取食的白背飛虱的卵孵化率隨著取食代別的增加顯著降低，但在施氮稻株上的變化不顯著。水稻品種對白背飛虱的卵孵化率無顯著影響。

3 討論

植食性昆蟲的生長和發(fā)育與植株營養(yǎng)物質(zhì)的變化密切相關(guān)。不同施氮水平能導(dǎo)致水稻植株內(nèi)氨基酸的含量的不同。氨基酸含量的變化對取食韌皮部的植食性昆蟲影響較大［29］。稻飛虱通過刺吸植株汁液和產(chǎn)卵等對稻株產(chǎn)生危害，因此，水稻植株營養(yǎng)物質(zhì)的改變可以直接影響它的生長發(fā)育和繁殖，進而可能影響天敵的種群變化，甚至影響稻田害蟲的群落結(jié)構(gòu)。氮肥中的氮元素是水稻合成氨基酸以及進行光合作用所需葉綠素的重要原料，同時氮肥的施用能增加水稻稻株的株高、分蘗數(shù)及葉面積等，并且提高稻谷產(chǎn)量［6］。但是過量的氮肥施用不僅不會被水稻吸收而增產(chǎn)，反而會引起水稻的減產(chǎn)，而且過量的氮肥會對生態(tài)環(huán)境造成的污染［30］。同時過量施氮會使稻株的相對含水量降低，增加體內(nèi)游離氨基酸和可溶性糖的濃度，減少體內(nèi)有效防御化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量和質(zhì)量［29］，從而改善了昆蟲的營養(yǎng)條件［31］，降低了植株對昆蟲的抗性［32］，而且動植物體內(nèi)含氮量的巨大差異提高了昆蟲對高氮稻株的搜索和取食能力［33］。更嚴重的是，氮肥的過量使用能夠降低天敵對害蟲的自然控制能力［7，34］。由此可知，過量施氮對稻株和昆蟲的雙重影響可導(dǎo)致害蟲的大暴發(fā)。本研究結(jié)果表明，隨著氮肥施用水平的增加，氮肥的施用對褐飛虱和白背飛虱的生長發(fā)育和繁殖有顯著的促進作用，高氮肥水平更有利于其生長發(fā)育和繁殖。隨著取食代數(shù)的增加，過量氮肥的施用對褐飛虱和白背飛虱的體質(zhì)量和產(chǎn)卵量的影響具有一定的累積效應(yīng)。此結(jié)果與Lu等［35］報道的高氮植株上褐飛虱若蟲存活率高、生殖力強以及對褐飛虱種群生態(tài)適應(yīng)性有一定的累積效應(yīng)的結(jié)果相同。

目前為止，轉(zhuǎn)Bt基因水稻對非靶標節(jié)肢動物的連續(xù)影響的探究基本都局限在室外連續(xù)多年的田間調(diào)查。田間調(diào)查研究主要有轉(zhuǎn)Bt基因水稻對褐飛虱若蟲、成蟲和成若蟲總密度［36］的影響，對飛虱和葉蟬的種類組成和種群密度［37］以及飛虱和葉蟬及其卵寄生蜂擴散規(guī)律［38］的影響，對飛虱捕食性天敵黑肩綠盲蝽（Cyrtorrhinus livdipennis）種群密度［39］、食蟲溝瘤蛛（Um meliata insecticeps）、擬環(huán)紋豹蛛（Pardosa pseudoannulata）、草間鉆頭蛛（Hylyphantes graminicola）、棕緋蛛（Phlegra fuscipes）［40］以及擬水狼蛛（Pirata subpiraticus）、八斑球腹蛛（Theridium octomaculatum）［41］的豐富度、種群密度和種群動態(tài)的影響。劉志誠等［42－43］對整個轉(zhuǎn)基因稻田節(jié)肢動物的宏觀評價顯示，Bt水稻對整個節(jié)肢動物群落沒有明顯的負面影響。本研究通過室內(nèi)4代褐飛虱和白背飛虱的飼養(yǎng)，模擬田間發(fā)生情況，發(fā)現(xiàn)與對照明恢63和T2A－1相比，轉(zhuǎn)Bt基因水稻與對照明恢63相比對白背飛虱的生態(tài)適應(yīng)性無顯著影響，與劉凱等［44］的轉(zhuǎn)cry1C和cry2A基因Bt水稻對4代白背飛虱的生長發(fā)育及繁殖沒有顯著影響的結(jié)果相同。轉(zhuǎn)Bt基因水稻T1C－19對褐飛虱的產(chǎn)卵量有一定的影響，但當(dāng)褐飛虱取食到第4代時各品種之間無顯著差異。但與陳洋等［36］的連續(xù)4代取食轉(zhuǎn)Bt基因水稻的褐飛虱與取食非轉(zhuǎn)Bt基因水稻的褐飛虱相比，成蟲壽命和產(chǎn)卵量都沒有顯著差異的結(jié)果不同。原因可能是相同的外源基因?qū)胂嗤氖荏w水稻得到的不同株系對非靶標生物有不同的影響［45］。由此可見，評價轉(zhuǎn)Bt基因水稻對其非靶標生物的影響時，應(yīng)遵循Timmons等［46］提出的評價轉(zhuǎn)基因作物的環(huán)境安全性個案原則，逐一評估和分析，不能輕易下結(jié)論。

綜上所述，氮肥的施用對轉(zhuǎn)Bt基因水稻和非轉(zhuǎn)Bt基因水稻的影響一致，相同氮肥水平下轉(zhuǎn)Bt基因水稻對非靶標褐飛虱和白背飛虱的生長發(fā)育和繁殖沒有顯著影響。探究轉(zhuǎn)Bt基因水稻對非靶標生物的影響對轉(zhuǎn)Bt基因水稻的發(fā)展具有重要意義，除了研究轉(zhuǎn)Bt基因水稻對飛虱連續(xù)多代的影響以外，其對飛虱以及自然天敵各方面連續(xù)多代的影響的評價也非常有必要。

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Effects of Bt Rice with cry 1Cand cry 2Aon the Ecological Generation Fitness of Rice Brown Planthoppers（Nilaparvata lugens）and Whitebacked Planthoppers（Sogatella furcifera）at Various Nitrogen Rates

LIUKai1，2，YANGYa－jun1，TIANJun－ce1，LUYan－h(huán)ui1，XU Hong－xing1，ZHENGXu－song1，LVZhong－xian1，2，＊
（1Institute of Plant Protection and Microbiology，Zhejiang Academy of Agricultural Sciences，Hangzhou 310021，China；2 College of Chemistry and Life Science，Zhejiang Normal University，Jinhua 321004，China；＊Corresponding author，E－mail：luzxmh2004＠aliyun.com）

LIU Kai，YANG Yajun，TIAN Junce，et al.Effects of Bt rice with cry1Cand cry2Aon the ecological generation fitness of rice brown planthoppers（Nilaparvata lugens）and whitebacked planthoppers（Sogatella furcifera）at various nitrogen rates.Chin J Rice Sci，2016，30（2）：200－209.

Abstract：In order to evaluate the effects of Bt rice on the generation fitness of non－target pest at different nitrogen rates，as wall as the potential impact of Bt rice and nitrogen fertilizer levels on non－target pest，the brown plantthopper （BPH）（Nilaparvata lugens）and the whitebacked planthopper（WBPH）（Sogatella furcifera），were successively cultured for four generations on Bt rice，T1C－19with cry1Cand T2A－1with cry2A，and their parental rice Minghui 63，at nitrogen rates of 0，100and 250kg／hm2.The results indicated that the ecological fitness of the BPH and WBPH was increased with the increasing nitrogen fertilizer level，including shortened nymph developmental duration，enhanced fecundity，prolonged longevity，increased nymph survival rate，female weight，egg hatchability and population growth rate.There were significant differences in rice planthopper nymphal development duration，body weight of female adult，fecundity and population growth rate for four successive generations under different nitrogen rates.Transgenic Bt rice，T1C－19and T2A－1，had no significant effect on the fitness of BPH and WBPH at the same generations and nitrogen rates，except the BPH fecundity.BPH fecundity on transgenic Bt rice T1C－19at the nitrogen levels of 100kg／hm2and 250kg／hm2（N）was lower compared with the transgenic Bt rice T2A－1and its parent Minghui 63from the first generation to the third generation，but no significant difference was found among varieties at the fourth generation at three nitrogen rates.No significant difference was found on the fitness of BPH and WBPH with the generation increase，between non－transgenic Bt rice and transgenic Bt rice.Therefore，the present study demonstrated that nitrogen fertilizer levels exerted a significant influence on the ecological fitness of the rice planthoppers with the generation increase，while transgenic Bt rice didn′t.

Key words：nitrogen fertilizer；transgenic Bt rice；Nilaparvata lugens；Sogatella furcifera；successive generations；ecological fitness

中圖分類號：Q785；S435.112(＋).3

文獻標識碼：A

文章編號：1001－7216（2016）02－0200－10

基金項目：國家轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項（2014ZX08001－001）；國家水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助項目（CARS－01－17）。

收稿日期：2015－06－01；修改稿收到日期：2015－12－18。