随着基因工程技术的发展，把有用基因转入林木成为我国林木育种的重要方法之一。我国的林木抗虫转基因研究主要是围绕杨树抗虫性状改良进行的, 1989年我国首次报道了转基因欧洲黑杨(Populus nigra)，此后相继将Bt基因、蛋白酶抑制剂基因等单价基因转入杨树(郝贵霞等，1999；伍宁丰等，2000；饶红宇等，2000；张冰玉等，2006)。单价抗虫基因由于其抗虫谱窄，易引起害虫发生抗性，研究者又开始进行双价抗虫基因的转化(田颖川等，2000；李明亮等，2000；郑均宝等，2000；Massimo et al., 2001；Lin et al., 2006；张冰玉等，2005)。转双抗虫基因741杨(简称转基因741杨)是运用农杆菌介导法将Bt杀虫蛋白基因(BtCry1Ac)和慈菇蛋白酶抑制基因(API)同时转入优良毛白杨无性系741杨[Populus alba×(P.davidiana+P.simonii)]×P.tomentosa, 获得的转双抗虫基因无性系。室内饲虫试验已确定出高抗株系(室内试虫死亡率＞75%)和中抗株系(室内试虫死亡率40%~75%)(郑均宝等，2000)。

近年来，随着转基因生物在田间释放的规模不断扩大，国内外学者对林木的生态安全倍加关注。转抗虫基因植物中由于外源基因的转入，对环境中的节肢动物群落以及害虫和天敌种群都有一定的影响(胡建军等，2004；张真等，2004；Lu et al., 2006；高宝嘉等，2006；刘军侠等，2004)。抗虫基因对靶标害虫具有直接的、短期内表现出来的拒食性、毒性，也具有间接的长期的作用如害虫生命力降低、生长缓慢、生殖力低等(王志英等，2007；孟繁君等，2007；郭同斌等，2007)。同时抗虫基因可能与食物因子、天敌、环境等其他死亡因素的作用相互干扰、叠加，在种群的数量变化过程中共同起作用。本文以转基因741杨为对象，通过建立靶标害虫舞毒蛾实验种群生命表，根据天敌和食物和环境等作用因子以及干扰作用控制指数衡量抗虫基因对害虫种群的抑制作用，揭示抗虫基因在生物群落中的作用，为转基因杨树的科学应用提供理论基础。

1 材料与方法 1.1 试验地点

经申报认可的转基因741杨大田释放地——秦皇岛海滨林场抗虫杨田间栽培试验林，面积1.3 hm²，栽培种植未转基因741杨(对照)和转基因741杨(高抗PB11，中抗PB17)，高抗、中抗和对照各系号以6×7块状混交，株行距3 m×5 m，树龄为3年生。在试验林中选取距离200 m以上的各系号纯林每系号3块，分别作为种群观察区、虫源补给区和套网试验区。

整块试验地的地势、地貌、土质、气温、降雨、植被、栽培管理等自然条件和人为管理均一致。试验林地除进行营林基本管理措施外，不施用任何农药防治害虫。

1.2 供试材料

舞毒蛾(Lymantria dispar)于2003年采自河北省秦皇岛市区。

1.3 田间种群的调查取样

在田间的种群观察区分别选取树形中等的转基因741杨不同系号和对照各3株，人工去除树上及相邻树上的靶标害虫舞毒蛾后，分别放置舞毒蛾卵500头，隔日调查全株树上所接虫的数量、虫态，因考虑到幼虫会在树之间转移，调查同时记数相邻树上的虫口数量。当种群观察区个体数量过少时，从虫源补给区收集相同虫龄的带虫枝叶，计数数量并转移到种群观察区。

在虫源补给区定株接卵数头，作为虫源地，并于卵和各龄后期在各处理虫源补给区随机抽取卵、幼虫或蛹，带回室内放入一次性塑料杯中单独饲养。可得出卵的寄生率、未受精率，幼虫或蛹寄生性天敌的寄生种类、寄生率及病菌的致死率(古德祥等，1998)。

同时，在各系号套网试验区设置罩网5个，与观察区同步接入卵或初孵幼虫各50头，每龄观察记载幼虫的自然损失，所得死亡率为食物和环境因子的致死率。

1.4 卵孵化率的测定

于卵孵化前在各系号试验地回收3个处理的卵若干，检查卵的损失量，以此作为卵的被捕食数，回收后密封放置继续观察其寄生率。

1.5 羽化率、产卵量的测定

在蛹的后期将所有蛹从林间收回，放入纱网中观察其羽化情况。各处理取10对羽化成虫，分别饲养，统计平均产卵量和最高、最低产卵量。

1.6 计算方法

死亡率(%)=死亡虫数/起始虫数×100；存活率(%)=(1-死亡率)×100。

次代预期产卵量=每雌蛾平均产卵量×该代雌蛾数。

致死力K值的计算: K_i=lgN_i-lgS_i, 式中N_i是死亡因素作用前的存活数(个), S_i是该死亡因素作用后的存活数，K=K₁+K₂+，…，+K_n。

种群趋势指数：I=N₁/N₀=S₁S₂S₃…S_kP_h FP_F P_♀(ΣP_fdS_Ad^d), 式中N₁、N₀为下代、当代的虫口数量；S_i为各作用因子相对应的存活率，i=1, 2, 3, …, k；S_A为成虫产卵前存活率；F为设定的标准卵量；P_F为达标准卵量的概率；P_♀为雌性比率；P_fd为成虫逐日产卵概率；S_Ad^d为成虫逐日成活率；d为成虫羽化后天数。

干扰作用控制指数：EIPC=I′/I=[S₁S₂S₃…S′_j…S_kP_h FP_F P_♀(ΣP_fdS_Ad^d)]/[S₁S₂S₃…S_j…S_kP_h FP_F P_♀(ΣP_fdS_Ad^d)]=S′_j/S_j, S′_j为S_j受到干扰后存活率，I′为处理的种群趋势指数，I为对照种群趋势指数(刘新等，2003)。

2 结果与分析

通过田间调查、罩笼接虫及室内观察相结合，按Price方法组建舞毒蛾在对照741杨、PB17、PB113个林分中的3个种群生命表(表 1~3)。表中起始卵量为假定数，各虫期在不同作用下的消亡率为观察值。舞毒蛾卵期死亡率中“捕食及消失”为在试验林中短期的损失率，皮蠹寄生等其他越冬损失对本试验意义不大，故未计算在内。舞毒蛾的平均卵量和性比为理论值(夏敬源等，2000；杨益众等，2000)。

2.1 种群趋势指数

从舞毒蛾的种群生命表(表 1~3)可见，对照741杨、PB17、PB113个林分中舞毒蛾的世代存活率分别为2.01%，0.36%和0.16%，经方差分析，对照林分与PB17、PB11林分中的舞毒蛾的世代存活率差异均达到极显著水平。对照741杨、PB17、PB113个林分中种群趋势指数分别为2.010 7、0.356 3和0.160 3，PB17、PB11与对照相比分别降低了82%和92%。对照的I值>1，PB17和PB11的I值< 1，这说明，在对照杨林中下一代舞毒蛾的自然种群有所数量增加且有大发生的可能性，而转基因741杨林中舞毒蛾的下一代种群数量有减少的趋势。

可见，转基因741杨对减少群落中的靶标害虫舞毒蛾的种群数量，并降低害虫大发生的几率能起到有效的作用。

2.2 死亡力分析

根据表 1~3中致死力K值的大小比较各个死亡因子的作用程度，分析影响靶标害虫舞毒蛾自然种群消长动态的因子(图 1，2)。

从表 1~3可见，对照741杨林中病菌对舞毒蛾1~3龄幼虫致死作用最高，PB17和PB11林中均为食物和环境因子对舞毒蛾1~3龄幼虫致死力最高(PB17林中舞毒蛾2龄幼虫除外)，病菌的寄生作用致死力居其次，在大幼虫期寄生蜂和寄生蝇的控制作用明显增强。由舞毒蛾各龄期致死力K值比较(图 1)，PB17和PB11各龄期的死亡因子K值均高于对照，且以1龄和蛹期最为明显，对照林分中舞毒蛾1龄和蛹期致死力与PB17、PB11致死力经方差分析均达到了极显著水平。3个处理舞毒蛾各龄期食物和环境因子致死力K值比较(图 2)，可以看出PB17和PB11各龄期食物和环境因子致死力K值均高于对照，且以1龄最为明显。可以说明转基因741杨对于舞毒蛾幼龄幼虫的直接毒杀作用及间接影响化蛹的效果最明显。

2.3 存活曲线分析

转基因741杨林中舞毒蛾种群的存活曲线均属于Price所归纳的A型(图 3)。舞毒蛾的个体死亡主要发生在幼虫期，转基因741杨林中舞毒蛾1龄和2龄幼虫的死亡率都在60%以上，蛹的死亡率达60%以上。可见转基因741杨在害虫发生早期可以发挥很好的控制作用。

2.5 干扰作用控制指数分析

干扰作用控制指数EIPC是反映种群增长的指数，有利于评价害虫防治措施的实际效果，在研究害虫的生态控制中，有利于明辩事实，根据各项措施对种群数量增长的实际作用选择适当的措施组合，做出符合实际的决策。转基因741杨PB11，PB17，CK对舞毒蛾的干扰作用控制指数分别为0.0261，0.0657，1。数据经方差分析可见，高抗PB11、中抗PB17与对照之间均达到极显著水平，说明转基因741杨对靶标害虫舞毒蛾的控制作用较好，且PB11好于PB17。

运用干扰作用控制指数对影响舞毒蛾种群增长的主要因子进行分析，得出转基因741杨对各主要死亡因子的影响情况(表 4)。

由表 4可见，转基因741杨中“食物和环境”因子对舞毒蛾种群影响最大，说明由于害虫取食转基因741杨后直接导致种群数量下降，以及害虫对环境抗逆性差而间接导致种群数量降低的作用最大。病原微生物的致死作用也有一定程度增强(分别为11.28%和16.14%)，这可能与舞毒蛾在取食转基因杨树后对病原微生物的抗性降低有关。转基因741杨林中捕食性天敌捕食作用略有降低，寄生性天敌对舞毒蛾控制作用明显降低(分别下降11.28%和16.14%)。

2.6 转基因741杨对靶标害虫寄生情况的影响

转基因741杨林中舞毒蛾各龄期寄生性天敌的寄生率进行比较得出图 4(由于林间采集到的低龄幼虫饲养至蛹或成虫未检测到寄生昆虫所以没有列入)。由图可见，随着龄期的增加，寄生率有所上升，原因是老熟幼虫及蛹期的寄蝇数量较高。PB11、PB17林中舞毒蛾的寄生率低于对照(5龄除外)，说明转基因741杨林中舞毒蛾各龄期幼虫寄生性天敌的寄生率随着抗性的增强有所下降。

3 结论与讨论

转基因741杨林分中舞毒蛾的世代存活率与对照相比显著降低，种群趋势指数降低；经存活曲线分析得知，转基因741杨可以减少靶标害虫种群数量，降低害虫大发生的几率。舞毒蛾种群的个体死亡主要发生在幼龄幼虫期，表明转基因741杨对1龄、2龄幼虫的致死能力更为明显。经过对转基因741杨林中死亡因子致死力比较分析可知，舞毒蛾种群的各个龄期幼虫的死亡率均高于对照，这和以往转基因杨树抗虫性研究结果基本一致(李明亮等，2000；孟繁君等，2007；杨敏生等，2006)。其中，由毒蛋白直接引起的食物和环境共同作用、病菌致死以及间接引起的化蛹死亡率升高最为明显。

在转基因741杨林中寄生性天敌的寄生作用比对照林分有所降低，且随着抗性的增强有所下降。转基因杨林中寄生性天敌对靶标害虫致死作用降低，也验证了高宝嘉等(2006)以往对转基因741杨节肢动物群落的研究结果。本试验中，转基因741杨和对照相比，从寄生性天敌的种类上看基本一致；从寄生性天敌寄生率上看，未转基因的对照林分中舞毒蛾4龄幼虫和6龄幼虫的舞毒蛾瘤姬蜂的寄生率高于转基因741杨林，蛹期日本追寄蝇的寄生率高于转基因741杨林，且达到了差异显著水平。由于本试验采集的寄生性天敌种类和数量有限，还不能全面反映转基因741杨对寄生性天敌的控制作用的影响，有待于进一步进行试验深入探索。

大面积种植转基因植物是否影响生态环境中有益天敌生物的种类数量已成为科学家们关注的焦点，张永军等(2002)报道转豇豆蛋白酶抑制剂的番茄(Lycopersicon esculentum)虽对寄生性姬蜂(Coccygomimus spp.)的后代发育没有影响，但可显著降低姬蜂的成活率；崔金杰等(1999)研究说明种植转基因Bt抗虫棉对棉铃虫(Helicoverpa armigera)优势寄生性天敌齿唇姬蜂(Campoletis chlorideae)和侧沟绿茧蜂(Microplitis sp.)的寄生率、羽化率和蜂茧质量造成严重危害。但也有试验得到影响不大甚至有利的结果，如夏敬源等(1999)的研究虽然表明Bt抗虫棉对棉铃虫寄生性天敌有严重危害, 但却能有效地保护捕食性天敌, 转基因棉田捕食性天敌总量较相应的对照明显增加。目前，此方面的研究采取的方法也不尽相同，得出的结果往往有差异，还需要进行长期的观察和试验。