论文标题：Evaluation of Resistance in Bt Maize Event DBN3601T Expressing Cry1Ab and Vip3Aa Proteins Against Athetis lepigone (Möschler) in North China

论文链接: https://www.mdpi.com/2223-7747/15/11/1669

期刊名: Plants

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/plants

一、研究背景

二点委夜蛾（Athetis lepigone）是影响我国玉米生产的重要因素，利用作物自身抗性是减少化学农药投入的重要途径。Bt玉米通过表达Cry、Vip等杀虫蛋白获得抗虫性，但不同Bt蛋白的杀虫谱及其在叶、茎、根中的表达存在差异。二点委夜蛾不同龄期幼虫取食玉米的部位具有明显差异：低龄幼虫主要取食苗期叶片和幼嫩组织，高龄幼虫则更多危害茎基部和根部。因此，仅依据单一组织Bt蛋白含量或叶片生测难以全面评价植株抗性。

近期，中国农业科学院植物保护研究所，植物病虫害生物学国家重点实验室团队在Plants期刊发表一篇题为“Evaluation of Resistance in Bt Maize Event DBN3601T Expressing Cry1Ab and Vip3Aa Proteins Against Athetis lepigone (Möschler) in North China”的研究性文章。该研究以DBN3601T（Cry1Ab+Vip3Aa）、DBN9936（Cry1Ab）和DBN9501（Vip3Aa）3个Bt玉米转化体为材料，以郑单958为非Bt对照，从Bt蛋白表达、杀虫活性、组织抗性、取食行为和植株防效等方面，系统评价了Bt玉米对二点委夜蛾的抗性水平。

二、研究过程与结果

研究以3—4叶期玉米为材料，开展Bt蛋白定量分析、人工饲料毒力测定、不同龄期鲜组织饲喂、取食选择及整株笼罩接虫试验。

2.1. Bt蛋白组织表达及叶片抗虫效果

3个Bt玉米事件的总Bt蛋白含量均表现为叶片 > 茎 > 根，其中DBN3601T总体表达水平最高。人工饲料和叶片饲喂试验表明，二点委夜蛾初孵幼虫对Cry1Ab的敏感性高于Vip3Aa，DBN3601T和DBN9936对不同龄期幼虫均表现出较强杀虫作用，校正死亡率总体为DBN3601T > DBN9936 > DBN9501，并随幼虫龄期增加而下降（图1）。尽管DBN3601T的总Bt蛋白含量更高，其杀虫效果与仅表达Cry1Ab的DBN9936接近，说明抗虫效果不仅与Bt蛋白表达量有关，毒素类型同样是重要影响因素。

图1. 不同Bt玉米叶片对1、3、5龄二点委夜蛾幼虫的杀虫效果。a-c：不同龄期累计死亡率；d、e：处理4 天和7 天后的校正死亡率；f：幼虫存活时间

2.2. 组织抗性与幼虫取食部位密切相关

鲜组织饲喂进一步表明，取食DBN3601T和DBN9936茎、根组织的1龄和3龄幼虫在11天内死亡率均达到100%（图2a、b、d、e）；对于5龄幼虫，死亡率总体表现为DBN3601T > DBN9936 > DBN9501 > 非Bt玉米（图2c、f）。处理7天后，3龄和5龄幼虫取食茎、根组织时的校正死亡率高于叶片处理（图2h、i），说明Bt玉米的实际抗虫效果不仅取决于蛋白含量，还与害虫龄期及实际取食部位密切相关。

图2. 不同Bt玉米茎、根组织对不同龄期二点委夜蛾幼虫的杀虫效果。a-c：茎组织处理；d-f：根组织处理；g-i：不同组织处理7天后的校正死亡率；j、k：茎和根处理后的幼虫存活时间

2.3. 初孵幼虫对Bt玉米表现出明显取食回避

取食选择试验显示，24 h后DBN3601T、DBN9936、DBN9501和非Bt玉米的平均叶片取食面积分别为3.15、3.71、7.33和19.99 mm²（图3a）；在24 h观察期内，幼虫对非Bt玉米的选择率明显更高（图3b），叶片受害照片进一步呈现了这种差异（图3c-f）。结果表明，Bt玉米除具有取食后的致死作用外，还可影响二点委夜蛾幼虫的取食选择。田间若存在杂草或替代寄主，幼虫可能转移取食，因此应用中还需重视杂草和替代寄主管理。

图3. 二点委夜蛾初孵幼虫对Bt和非Bt玉米的取食选择。a：24 h叶片取食面积；b：不同时间的选择率；c-f：不同玉米处理的代表性叶片受害情况

2.4. DBN3601T表现出较强整株控制效果

在模拟田间条件的笼罩接虫试验中，DBN3601T处理的幼虫种群下降最快（图4a）。接虫5天后，DBN3601T和DBN9936的防效分别达到94.35%和88.79%；第7天两者防效均达到100%，明显高于DBN9501（图4b）。这一结果与前述试验相互印证，表明DBN3601T具有较强抗性和应用潜力，同时表明，在本研究条件下，单独表达Vip3Aa的DBN9501对二点委夜蛾的防控效果相对较弱。由于笼罩试验处于受控条件，复杂田间环境和自然虫压下的稳定防效仍需进一步验证。

图4. 笼罩条件下不同Bt玉米处理的二点委夜蛾种群动态及防效。a：幼虫种群衰减动态；b：不同Bt玉米的防控效果

三、研究总结

本研究表明，Bt玉米对二点委夜蛾的抗虫效果并非由单一的Bt蛋白决定，而是受到毒素类型、器官组织表达量、幼虫龄期及取食行为等因素的共同影响。总体上，DBN3601T转化体对二点委夜蛾具有较强的抗性和应用潜力。在田间推广应用中，还需考虑自然种群敏感性、庇护所设置以及其它寄主管理等因素，形成综合防治和抗性治理技术体系。

期刊介绍

主编：Prof. Dr. Dilantha Fernando, University of Manitoba, Canada

期刊专注于植物科学各领域的研究成果，已被SCIE、Scopus等数据库收录。期刊接收综述、研究论文等多种类型稿件，除形态学、系统学、生理学与生态学等基础学科外，也欢迎应用植物科学各方向的研究成果。

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