Bt水稻对非靶标害虫褐飞虱的安全性评价方法技术

本发明专利技术涉及一种Bt水稻对非靶标害虫褐飞虱的安全性评价方法。该方法通过年龄‑龄期两性生命表对褐飞虱的生态适合度进行研究，从而阐明Bt水稻对褐飞虱的生态安全性风险；具体包括五个部分：（1）发育历期和寿命；（2）年龄‑龄期存活率；（3）生殖力和种群参数；（4）寿命期望和生殖价值；（5）年龄分布和种群预测；通过五个方面的比较分析综合评价Bt水稻对非靶标害虫褐飞虱的生态风险。本发明专利技术在实验室内利用两性种群生命表建立了系统评价Bt水稻非靶标效应的评价方法，对完善Bt水稻对非靶标生物的影响研究以及确定Bt水稻种植的生态安全性具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于转基因作物生态安全风险评价
，尤其是一种Bt水稻对非靶标害虫褐飞虱的安全性评价方法。
技术介绍
水稻是我国的重要粮食作物，在粮食生产占据着至关重要的战略地位(夏如兵，2009)，同时水稻也是虫害最严重的粮食作物(张文辉和刘光杰，2001)。近年来由于全球气候变暖，二化螟、三化螟、大螟和稻纵卷叶螟等鳞翅目害虫对水稻的为害程度日益严重，给农民带来了严重的经济损失(韩永强等，2008；雷惠质和江建云，1996)。利用基因工程技术培育的转Bt抗虫水稻能够有效地防治鳞翅目害虫，其表达的Bt毒蛋白对靶标害虫有极高的抗性(蔡万伦等，2008；肖汉祥等，2011；徐雪亮等，2013)。然而，靶标害虫生态位的缺失，是否会引起非靶标害虫(叶蝉类，飞虱类等)种群密度的上升，从而由次要害虫转变为主要害虫(Lu et al,2010)。截止目前，全球已有20多个国家种植转基因作物(James，2015)。为确保转基因作物的安全使用，针对非靶标生物的生态安全风险评估是必要的(Yu et al,2011)。褐飞虱[Nilaparvata lugens()]，属半翅目飞虱科，是亚洲水稻上的一种次要的单食性害虫，主要通过刺吸式口器直接吸取稻株韧皮部的植物汁液为害水稻，并且能传播水稻病毒病(王荣富等，1998)。由于转Bt抗虫水稻表达的Bt蛋白的主要靶标对象是鳞翅目昆虫，褐飞虱属于非靶标害虫。生命表一直是研究昆虫生态学的重要工具。然而传统雌性年龄生命表由于忽略龄期重叠、不考虑雄性个体及不包含成虫前期死亡率，从而使得到的种群参数存在偏差，不能确切反映昆虫种群的实际动态(Chi and Liu,1985；Huang and Chi,2012；吴坤君等，1994)。为了改进和补充传统生命表的不足、不完整，Chi和Liu(1985)提出了两性生命表理论，并在种群生态学研究中得到广泛应用(Li et al,2015；Tuan et al,2016；Wang et al,2016；Yin et al,2013)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Bt水稻对非靶标害虫褐飞虱的安全性评价方法，该方法通过构建褐飞虱在Bt水稻和对照非转基因水稻上的实验种群年龄-龄期两性生命表，从种群生态学角度系统地研究Bt水稻对非靶标害虫褐飞虱生长发育、寿命以及繁殖的影响，旨在提供一种系统、准确、简便、科学的转基因水稻对非靶标害虫褐飞虱的安全性评价方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种Bt水稻对非靶标害虫褐飞虱的安全性评价方法，包括如下步骤，S1：计算并记录褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上包括发育历期、寿命以及生殖力的参数；S2：计算褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的年龄-龄期存活率；S3：计算褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的生殖力和种群动态参数；S4：计算褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的寿命期望和生殖价值；S5：分析褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的稳定年龄-龄期分布和种群预测。在本专利技术一实施例中，所述Bt水稻选择转cry1Ab基因抗虫水稻mf-MH3301-1，所述对照非转基因水稻为对照亲本非转基因水稻MH3301。在本专利技术一实施例中，所述步骤S1中是通过Bootstrap方法来计算褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上包括发育历期、寿命以及生殖力的参数。在本专利技术一实施例中，所述S2-S5采用年龄-龄期两性生命表方法，具体即通过年龄-龄期两性生命表计算机程序Twosex-MS Chart对步骤S1记录参数进行分析获得年龄-龄期存活率、生殖力、种群动态参数、寿命期望、生殖价值、稳定年龄-龄期分布和种群预测。在本专利技术一实施例中，所述褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的种群动态参数计算公式如下：λ＝er；GRR＝Σmx其中，n是褐飞虱全龄期数，x和i为年龄，j为龄期；lx指整个种群存活到年龄x的概率；Sxj指新孵化个体存活到x年龄j龄期的概率；mx指种群在年龄x的平均产卵量；fxj指雌成虫在年龄x的平均产卵量；R0为净增殖率；r为内禀增长率；λ为周限增长率；T为世代平均周期；GRR为总繁殖力GRR；Rx为年龄特征增殖率。在本专利技术一实施例中，褐飞虱在玻璃试管中单头饲养，该玻璃试管直径3cm高度20cm。相较于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过Bootstrap(n＝100000)方法来计算褐飞虱的发育历期、寿命、生殖力、种群数量，以及种群动态参数等的标准误(SE)，并通过程序Twosex-MS Chart的paired bootstrap test功能来比较取食两种水稻的褐飞虱发育历期、生殖、寿命、种群参数等的差异。附图说明图1为本专利技术方法流程图。图2是褐飞虱在Bt水稻(A)和非转基因水稻(B)上的年龄-龄期存活率曲线(sxj)。图3是在Bt水稻(A)和非转基因水稻(B)上褐飞虱的种群年龄特征存活率(lx)、年龄-龄期特征生殖力(fxj)、种群年龄特征生殖力(mx)、种群年龄特征生殖值(lxmx)。图4是褐飞虱在Bt水稻(A)和非转基因水稻(B)上的寿命期望(exj)。图5是褐飞虱在Bt水稻(A)和非转基因水稻(B)上的生殖价值(vxj)。图6是褐飞虱在Bt水稻(A)和非转基因水稻(B)上的稳定年龄分布。图7是褐飞虱在Bt水稻(A)和非转基因水稻(B)上的种群大小预测。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的技术方案进行具体说明。如图1所示，本专利技术的一种Bt水稻对非靶标害虫褐飞虱的安全性评价方法，包括如下步骤，S1：计算并记录褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上包括发育历期、寿命以及生殖力的参数；S2：计算褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的年龄-龄期存活率；S3：计算褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的生殖力和种群动态参数；S4：计算褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的寿命期望和生殖价值；S5：分析褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的稳定年龄-龄期分布和种群预测。所述Bt水稻选择转cry1Ab基因抗虫水稻mf-MH3301-1，所述对照非转基因水稻为对照亲本非转基因水稻MH3301。所述步骤S1中是通过Bootstrap方法来计算褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上包括发育历期、寿命和生殖力的参数。所述S2-S5采用年龄-龄期两性生命表方法，具体即通过年龄-龄期两性生命表计算机程序Twosex-MS Chart对步骤S1记录参数进行分析获得年龄-龄期存活率、生殖力、种群动态参数、寿命期望、生殖价值、稳定年龄-龄期分布和种群预测。所述褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的种群动态参数计算公式如下：λ＝er；GRR＝Σmx其中，n是褐飞虱全龄期数，x和i为年龄，j为龄期；lx指整个种群存活到年龄x的概率；Sxj指新孵化个体存活到x年龄j龄期的概率；mx指种群在年龄x的平均产卵量；fxj指雌成虫在年龄x的平均产卵量；R0为净增殖率；r为内禀增长率；λ为周限增长率；T为世代平均周期；GRR为总繁殖力GRR；Rx为年龄特征增殖率。褐飞虱在玻璃试管中单头饲养，该玻璃试管直径3cm高度20cm。以下为本专利技术的具体实施例。本专利技术的供试水稻为转cry1Ab基因抗虫水稻mf-MH3301本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Bt水稻对非靶标害虫褐飞虱的安全性评价方法，其特征在于：包括如下步骤，S1：计算并记录褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上包括发育历期、寿命以及生殖力的参数；S2：计算褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的年龄‑龄期存活率；S3：计算褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的生殖力和种群动态参数；S4：计算褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的寿命期望和生殖价值；S5：分析褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的稳定年龄‑龄期分布和种群预测。

【技术特征摘要】
1.一种Bt水稻对非靶标害虫褐飞虱的安全性评价方法，其特征在于：包括如下步骤，S1：计算并记录褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上包括发育历期、寿命以及生殖力的参数；S2：计算褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的年龄-龄期存活率；S3：计算褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的生殖力和种群动态参数；S4：计算褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的寿命期望和生殖价值；S5：分析褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的稳定年龄-龄期分布和种群预测。2.根据权利要求1所述的Bt水稻对非靶标害虫褐飞虱的安全性评价方法，其特征在于：所述Bt水稻选择转cry1Ab基因抗虫水稻mf-MH3301-1，所述对照非转基因水稻为对照亲本非转基因水稻MH3301。3.根据权利要求1所述的Bt水稻对非靶标害虫褐飞虱的安全性评价方法，其特征在于：所述步骤S1中是通过Bootstrap方法来计算褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上包括发育历期、寿命以及生殖力的参数。4.根据权利要求1所述的Bt水稻对非靶标害虫褐飞虱的安全性评价方法，其特征在于：所述S2-S5采用年龄-龄期两性生命表方法，具体即通过年龄-龄期两性生命表计算机程序Twosex-MS Chart对步骤S1记录参数进行分析获得年龄-龄期存活率、生殖力、种群动态参数、寿命期望、生殖价值、稳定年龄-龄期分布和种群预测。5.根据权利要求1或4所述的Bt水稻对非靶标害虫褐飞虱的安全性评价方法，其特征在于：所述褐飞虱在Bt水稻及其对照非转基因水稻上的种群动态参数计算公式如下： l x = Σ j = 1 n s x j ; m x = Σ j = 1 n s x j f x j &...

【专利技术属性】
技术研发人员：林胜，董亚强，尤民生，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建;35