棉花抗蚜性的作用及研究

棉蚜是新疆棉区的主要害虫之一，棉蚜危害不仅影响产量，而且增加棉纤维糖含量，严重影响棉纤维品质。长期以来人们主要致力于化学防治，大量地使用农药不仅增加了植棉成本，污染了环境，杀死了天敌，而且使棉蚜抗药性增强。九五以来在“以农业防治为基础，以消灭虫（病）源，保护天敌，提高抗性”为中心的棉田有害生物综合治理措施中，人们对棉花抗虫性的应用寄予了很大的希望。棉花抗虫性是棉花与害虫在协同进化中产生的、利用其自身的特异形态、结构和生化物质抵御害虫危害的特性，这些特性能有效地减少或抵御棉蚜的危害。一、棉花自身抗蚜性在综合治理中的作用在棉田综合治理中，棉花自身的抗虫性起着十分重要的作用，它的基础作用及与其它措施的关系如下。1.棉花抗蚜性与化学农药防治的关系利用棉花品种自身抗性的主要优点是对棉蚜的多个世代均产生稳定的抗性和抑制，其结果是降低各世代的棉蚜数量和减慢棉蚜群体的增长。而且这种作用会在生长期累积，使得棉蚜种群数量与种植不具有抗虫性棉花品种的棉田对比不断降低。在棉蚜防治中能有效地减少化学防治的次数和农药的施用量，通常这种效果在抗蚜棉种植初期很难显示出来，经过一定时间的累加才能表现出来。2.棉花的自身抗性与生物防治的关系抗蚜棉品种的使用和棉田生物防治是高度协调一致的。推广使用抗蚜棉品种的另一主要优点是能有效地保护棉田天敌。抗蚜棉品种的使用，可有效地降低棉蚜虫口密度，使棉田的主要棉蚜群体处于化学防治的指标之下，从而可减少化学农药的使用次数和施用量，进而有效地避免了化学农药对棉蚜天敌的杀伤作用。而天敌的存在，又进一步降低了棉田棉蚜的虫口密度，从而使棉田使用化学防治的比率和机会又有所降低。3.棉花的抗蚜性与农业防治的关系抗蚜棉品种的使用及科学的栽培防治措施，可以有效增加天敌数量。合理施氮肥，喷施缩节胺，可降低棉蚜的种群数量。二、棉花抗蚜性研究现状目前对于棉花抗蚜性的研究主要集中于天然抗虫性和外源基因导人抗虫性研究两个方面。1.天然抗虫性研究①外部形态抗虫性棉花的绒毛密度大以及红叶性状是较为公认的对棉蚜有一定抗性的外部形态特征，如我区种植的中植372即为多毛品种。无蜜腺性状也使棉花具有一定抗蚜性。②生化抗蚜性国内外发现和利用的棉花生化抗性研究主要集中在游离氨基酸、可溶性糖、棉酚、单宁等物质上。氨基酸是棉蚜发育必需的营养物质，棉蚜可溶性氨基酸含量与棉花感蚜程度呈正相关，但酪氨酸、脯氨酸高含量表现出明显的抗蚜性。关于棉叶中可溶性糖含量高低与抗蚜程度的关系的研究结果历来不一致，多数研究认为含糖量增加可提高棉花抗蚜性。单宁干扰棉蚜肠道内的消化、抑制酶的活性从而影响对蛋白质等营养物质的消化与利用，一定量的棉酚、单宁类物质可降低棉蚜的生存力和繁殖力，不同种类的植物凝集素对棉蚜表现不同的抗性，如天南星凝集素对棉蚜有明显的致死和抑制发育的作用。同一植株2次受害后及喷施缩节胺、矮壮素、多效唑等植物生长调节剂都可使脯氨酸、可溶性糖、棉酚、单宁等物质含量增高，有诱导棉花抗蚜性产生的作用。2.外源基因导入抗虫性研究近年来，随着抗棉铃虫的Bt转基因棉的成功，人们寄希望利用外源基因提高棉花抗蚜性。1996年中国农业科学院生物技术研究中心郭三堆等开展了植物抗蚜虫基因工程研究。采用植物优化密码子，对GNAⅡ（雪花莲凝集素）基因进行了改造，人工合成了sgna基因，并克隆到植物高效表达载体上，通过花粉管通道法导入棉花。现已获得分子鉴定为阳性，可降低蚜虫繁殖率70%～90%的转基因棉花R2代植株正进行育种选育阶段。三、抗蚜棉研究状况及经济效益分析随着人们对棉花抗蚜机制的研究和抗性鉴定方法的日益完善，人们对棉花抗蚜性的了解越来越深，并从理论和技术上克服了棉花抗虫育种中的一些困难，我国先后育成20多个抗蚜棉新品系。“八五”期间，我国有3个抗蚜棉品种通过了省级品种审定，并已在生产上大面积推广应用，种植各类常规抗蚜棉全年可减少治虫2～3次，节约用药20%～30%，减少用工10～15个/公顷，减少皮棉损失45～75千克/公顷。新疆是棉花种植大区，中等程度的抗性也能达到有效防治棉蚜的目的。2003北疆棉蚜大发生，专家组在棉蚜专题调查时发现生产中种植的棉花品种（系）对棉蚜的危害反应明显不同，我们在科研工作中也观察到同样现象，如系7、系9和97-185等品种（系）受害偏重，而新陆早12号、新陆早13号、新陆中24号等品种（系）则在同样环境条件下发生较轻，棉花不同品种（系）间表现出较为明显的抗蚜性差异，因此非常有必要对不同栽培品种的抗蚜性开展研究。它不仅能为棉蚜常发地区的栽培品种选择提供参考，而且通过高效优质的抗虫棉的大面积推广与应用，能有效保护天敌，改善棉田生态环境，减轻环境污染，产生巨大的经济、社会和生态效益。