新疆棉区天然庇护所对棉铃虫Bt抗性演化的调控功能

Cotton bollworm resistance to Bt cotton preventive treatment in North China region, the main use of natural refuge provided by non-Bt corn and other crops. Compared with North China region, planting rate of cotton bollworm non-Bt host crops is relatively low in Xinjiang region. Whether natural refuge effective to release the development of cotton bollworm resistance to Bt cotton, to be systematically evaluated. The project is based on the planting distribution of Xinjiang Bt cotton, cotton bollworm genetic diversity and gene flow in different regions of Xinjiang (Southern, Northern and Eastern Xinjiang) were studied by RAPD and SSR methods. Objective was evaluated the appropriate spatial scale of cotton bollworm shelter functions in Xinjiang. Based on the above scale, combining cotton bollworm population dynamics investigation on planting proportion of different crops, and trace gossypol analysis by UPLC/MS/MS were retrospect host plant sources of cotton bollworm. Purpose is determining resistance development trend of cotton bollworm in different ratio of natural refuge. The results will be clear and definite the relief function of natural refuge for control resistance development of cotton bollworm. It also provided a scientific basis for preventive treatment strategy of cotton bollworm Bt resistance in different regions of Xinjiang.

我国华北地区棉铃虫对Bt棉花抗性预防性治理中，主要利用由玉米等非Bt作物提供的天然庇护所功能。与华北地区相比，新疆Bt棉花种植区棉铃虫非Bt寄主作物的种植比率相对较低，天然庇护所是否有效能缓解棉铃虫Bt抗性发展，有待进行系统评价。本项目基于新疆Bt棉花种植分布现状，利用RAPD和SSR技术研究南疆、北疆、东疆不同地区棉铃虫种群遗传多样性及基因流，明确评价新疆棉铃虫庇护所功能的适宜空间尺度；基于上述尺度，结合不同作物的种植比例及其棉铃虫种群发生调查，以及利用痕量棉酚分析技术追溯棉铃虫取食寄主植物的来源，确定天然庇护所提供的敏感棉铃虫种群数量比例；同时，利用F1/F2代生测法对棉铃虫种群进行抗性监测，评价不同比率天然庇护所条件下棉铃虫抗性发展趋势。研究结果将明确天然庇护所在缓解棉铃虫Bt抗性发展中的功能，为新疆不同地区发展棉铃虫Bt抗性预防性治理对策提供科学依据。

与华北地区相比，新疆Bt棉花种植区棉铃虫非Bt寄主作物的种植比率相对较低，天然庇护所是否有效能缓解棉铃虫Bt抗性发展，有待进行系统评价。本课题采用简化基因组测序分型技术（GBS）对新疆不同地区棉铃虫自然种群进行基因分型，比较单核苷酸多态性（SNP）和插入缺失（InDel）标记数据，用SNPs分析棉铃虫的群体结构和遗传多样性，明确了新疆不同地区棉铃虫种群遗传多样性较低，存在广泛的基因交流，应把整个新疆地区作为评价棉铃虫庇护所功能的空间尺度。通过对棉铃虫取食寄主植物（Bt棉和非Bt作物）的来源进行关联分析，获得了7个差异显著的SNPs，筛选出10个功能未知的新的候选基因，推测候选基因可能与Bt抗性相关。利用UPLC/MS测定棉铃虫成虫体内痕量棉酚或丁布的含量，分析新疆不同地区棉铃虫种群取食寄主植物的来源，确定天然庇护所提供的敏感棉铃虫成虫数量比例。其中石河子、喀什、哈密、伽师、昌吉、沙湾等地有充足的棉铃虫敏感种群可以稀释Bt抗性基因。利用单雌系F1代生测法并结合诊断剂量法对棉铃虫田间种群进行抗性个体检测，确定各个家系的相对平均发育级别，棉铃虫单雌系幼虫在正常饲料和Cry1Ac饲料上的平均发育级别呈线性相关，相对平均发育级别无≥0.8的个体，表明新疆棉铃虫种群的Bt抗性基因频率均小于0.001，棉铃虫对Bt的抗性风险较低。