白桦(Betula platyphylla)是我国北方的乡土树种，主要分布在东北、华北、西北。由于白桦材质优良、材色洁白、表面光滑，是人造板材的优质原材料，在林业生产上具有重要经济价值。但在白桦天然次生林和人工林培育中常常遭受各种害虫的危害，降低了其材积生长和木材质量，影响木材的利用率，给林业经济造成巨大损失。以往对白桦害虫的控制措施多采用化学防治手段，不仅造成环境污染、杀伤天敌、破坏生物多样性和生态平衡，同时导致害虫产生抗药性和防治效果下降。利用基因工程的方法，将杀虫基因导入白桦，使其获得持久、稳定的抗虫性能，是害虫生物防治的新途径之一(Katia et al., 1993；张锐等，2001；程业明等，2001；金风，2004)。本文以作者转化的抗虫基因白桦为材料(王志英等，2005)，对舞毒蛾幼虫生长发育的影响和抗虫性进行了测定，目的是为抗虫白桦苗木定向培育奠定科学基础。

1 研究材料和方法1.1试验材料

1) 供试苗木  转基因白桦取自于东北林业大学林木遗传育种实验室和森林病虫害生物学实验室2001—2002年转入Bt C肽+蜘蛛杀虫肽基因的2年生白桦苗木。这些苗木在进行PCR检测时均为阳性，但在进行GUS检测时有阳性、阴性之分(詹亚光等，2003)。以非转基因的2年生白桦为对照。

2) 供试昆虫  舞毒蛾(Lymantria dispar)新鲜卵块采自于东北林业大学哈尔滨实验林场，消毒后在养虫室内孵化，待2龄时用于生测。

1.2 研究方法

1) 转基因白桦抗虫性测定  2003—2004年4月下旬—7月上旬对2龄舞毒蛾幼虫进行离体叶片饲养，观察发育历期时用1龄幼虫。采集顶梢的第5~7叶片用蒸馏水洗净、晾干，用湿脱脂棉保湿，放于透明的玻璃养虫瓶中。每瓶接舞毒蛾幼虫30头，设3个重复。饲养前称取鲜叶后反复烘干至恒质量，求出鲜质量和干质量的系数。每天换1次叶片，收集幼虫当天所排粪便和食物残渣，观察幼虫发育情况并记录死虫数(田颖川等，1993；毛慧珠等，1996；蒋红等，1996；康华等，1999)。收集的食物残渣和粪便置于烘箱中105 ℃烘去水分，反复称量直至恒质量，换算出幼虫取食鲜叶质量和粪便的质量。每隔5~10 d称取活虫的总质量，并计算平均质量(郑树松等，2002)。连续观察记录至化蛹。

为测定单株的抗虫性，各选10株GUS阳性和GUS阴性白桦苗木及2株非转基因苗木进行单株饲喂。用60目的虫网罩住，每网2龄舞毒蛾幼虫35头，每隔5 d调查1次存活幼虫数。

2) 幼虫蜕皮指数及毒力指数的计算  蜕皮指数=(1龄×头数+……+n龄×头数)/总头数，其中1，2，3，……，n为昆虫龄期。

毒力(毒效)=对照蜕皮指数/处理蜕皮指数-1(数值越高说明毒力越强)。

3) 食叶量测定  称取新鲜白桦叶片3.414 2 g，放于烘箱中烘至恒质量，叶干质量为0.942 3 g，由此可得公式：叶鲜质量=3.414 2/0.942 3×叶干质量，计算舞毒蛾幼虫的取食量。

4) 统计分析  方差分析采用One-Way ANOVA法，多重比较采用Duncan法。使用的软件为SPSS13.0。

2 结果与分析 2.1 转基因白桦对舞毒蛾幼虫发育历期和发育速率的影响

幼虫的发育速率即在单位时间内发育的快慢，常以相对值来表示。相对值越小，说明完成此龄期的发育较对照昆虫所需时间越长，即发育延缓。表 1的数据表明，取食转基因白桦，无论是GUS阳性还是GUS阴性，舞毒蛾幼虫从1—4龄的发育相对值最高只有96.4%，表明转基因白桦具有抑制舞毒蛾各龄幼虫生长发育的作用。取食GUS阳性的为83.53%，阴性的为85.23%，平均84.38%，说明在总体上，二者对舞毒蛾各龄幼虫生长发育的抑制作用差异不明显。

从表 1中还可以看出，饲喂2类转基因白桦的幼虫均未完成第4龄的发育就死亡，说明转基因白桦对舞毒蛾幼虫发育的抑制作用显著。从各龄期的相对值来看，1龄的相对值显著低于2、3龄的相对值，说明转基因白桦对龄期小的幼虫的发育抑制作用强于对龄期大的幼虫。使用SPSS软件对前3龄发育历期进行ANOVA分析(表 2)，差异极显著(P < 0.01)。Duncan法进行多重比较的结果表明(表 3)，GUS阳性白桦、GUS阴性白桦与对照之间的差异均极显著(P < 0.01)，而GUS阳性白桦与GUS阴性白桦之间差异不显著。

2.2 转基因白桦对舞毒蛾幼虫体质量的影响

1) 转基因白桦对幼虫体质量影响  体质量降低率反映处理后昆虫体质量降低的程度。体质量降低率越大，说明处理使昆虫体质量下降的程度越大。在表 2中，两类转基因白桦使舞毒蛾幼虫的体质量下降率在40 d时分别达到86.54%和85.18%，表明转基因白桦抑制舞毒蛾幼虫体质量增加的作用明显。从表 2中也可以看出，从10 d到40 d，随着取食时间的延长，体质量降低率持续上升，抑制作用更加显著。而且还发现，在前30 d，取食GUS阴性白桦的舞毒蛾幼虫的体质量下降率一直大于取食GUS阳性的幼虫。使用SPSS软件对前3龄发育历期进行ANOVA分析，F=7 989.367，Sig=0.000，表明饲喂转基因白桦对幼虫的体质量有显著影响。Duncan法进行多重比较的结果表明(表 2)，饲喂40 d后，GUS阳性白桦、CUS阴性白桦与对照之间的差异均显著，而GUS阳性白桦与GUS阴性白桦之间差异不显著。

2) 转基因白桦对幼虫体质量增长速率的影响  从图 1可以很直观地看出来，取食两类转基因白桦的幼虫，其体质量的增加速率几乎完全一样，均显著低于对照。这种差异在30~35 d时达到最大。说明转基因白桦能显著降低舞毒蛾幼虫体质量增长速率，这种抑制作用在取食30~35 d时最明显。

2.3 转基因白桦对舞毒蛾幼虫死亡率的影响

由表 3中可以看出，对取食GUS阳性白桦的幼虫来说，第5周是死亡的高峰，校正死亡率达到31.66%，高于前4周。而在前4周内，第2周的死亡率低于对照外，第1周和第3周的校正死亡率相差不大，第4周的校正死亡率最小。对取食GUS阴性白桦的幼虫，第1周和第5周是死亡的高峰，校正死亡率分别达到24.25%和27.70%。第2周和第3周的校正死亡率较低，第4周最低。取食5周后，GUS阳性白桦和GUS阴性白桦对舞毒蛾幼虫的校正累计死亡率分别达到94.64%和72.81%，GUS阳性白桦的杀虫效果要高于GUS阴性白桦。对前5周的累计死亡率进行ANOVA分析，F=6 376.415，Sig=0.000，表明饲喂转基因白桦对幼虫的死亡率有显著影响。Duncan法进行多重比较的结果表明(表 3)，饲喂5周后，GUS阳性白桦、GUS阴性白桦与对照两两之间的差异均显著。

2.4 转基因白桦对舞毒蛾幼虫蜕皮和毒力指数的影响

按照1.2.4中的公式计算，取食GUS阳性白桦、GUS阴性白桦的舞毒蛾幼虫第30 d蜕皮指数分别为2.933，3.038，均小于对照的3.323。蜕皮指数反映的是昆虫各龄期发育状况的一项指标，数值越大表明发育状况越好，数值越小说明进入下一龄级的昆虫数量越少，抗虫基因表达效果越好。

GUS阳性白桦和GUS阴性白桦对舞毒蛾幼虫的毒力分别为0.133和0.094。毒力是衡量药剂对有害生物毒性作用大小的指标之一，是药剂对有害生物所具有的内在致死能力，农业上习惯将对靶标生物的毒性称为毒力。它的大小表示其对不同生物直接作用的性质和强度。2种转基因白桦均有一定的毒效，但二者之间的差异并不显著。

2.5 转基因白桦对舞毒蛾幼虫食叶量、排粪量的影响

由图 2可知取食对照白桦的舞毒蛾幼虫的食叶量在任意时段内均大于取食转基因白桦幼虫的食叶量，表明转基因白桦对舞毒蛾幼虫的取食具有抑制作用。由图 3可知，取食对照白桦舞毒蛾幼虫在21 d内的总排粪量为每头0.529 2 g，取食GUS阳性白桦幼虫的总排粪量是每头0.197 2 g，取食GUS阴性白桦幼虫的总排粪量是每头0.227 2 g。

3 小结与讨论

1) 取食转基因白桦的舞毒蛾幼虫不能发育到5龄  取食GUS阳性和取食GUS阴性白桦的幼虫的发育相对值最高只有96.4%，表明转基因白桦具有抑制舞毒蛾各龄幼虫生长发育的作用。二者相差不大，表明对舞毒蛾各龄幼虫生长发育的抑制作用差异并不显著。取食2类转基因白桦的2、3龄幼虫的发育相对值均高于1龄相对值。

2) 转基因白桦对舞毒蛾幼虫的体质量增长具有抑制作用  随着取食时间的延长，转基因白桦对舞毒蛾幼虫体质量的抑制会越加明显。虽然在前30 d，取食GUS阴性白桦的舞毒蛾幼虫的体质量下降率一直大于取食GUS阳性的幼虫，但到第40 d时，二者的值分别为86.54%和85.18%，基本上没有差别。

从转基因白桦对舞毒蛾幼虫体质量增长速率的影响来看，转基因白桦能显著降低舞毒蛾幼虫体质量增长速率，但二者的值及随时间的变化趋势基本重合。这2项指标都表明，2类转基因白桦对舞毒蛾幼虫体质量增长的影响差异不大。

3) 转基因白桦对舞毒蛾幼虫具有明显的致死作用  取食2类转基因白桦的舞毒蛾幼虫5周后的累积校正死亡率分别达到时了94.64%和72.81%，表明它们对幼虫的致死作用非常明显。而且从表 3中可以看出，第4周取食2类转基因白桦的幼虫的校正死亡率在前5周中是最低的，而在第5周是最高的。

4) 取食对照的舞毒蛾幼虫的蜕皮指数大于取食2类转基因白桦，表明转基因白桦具有抑制幼虫蜕皮和生长发育的作用  GUS阳性与GUS阴性白桦抑制幼虫蜕皮的效果并不存在显著的差别。转基因白桦能够降低舞毒蛾幼虫的食叶量，随取食时间的延长与对照的食叶量差异更为明显。

5) 在以上测试的指标当中，取食GUS阳性白桦和GUS阴性白桦的舞毒蛾幼虫除了在5周后的校正死亡率差别较大外(分别为94.64%和72.81%)，其余指标间似乎并不存在明显的差异，而且，有些对幼虫的抗性指标还是GUS阴性白桦略高于GUS阳性白桦，这可能主要与取食量有关。

6) 据报道，转抗虫基因植物除对害虫具有直接致死作用外，还具有降低其生殖力、体长、体质量和延缓生长发育的间接抗性，转基因植物对昆虫的影响是较为复杂的(黄东林等，2003；常团结等，2003；金珠群等，2003)。为系统地评价转抗虫基因白桦对害虫的综合影响，本研究以近年在黑龙江和内蒙古天然次生林内严重危害白桦的舞毒蛾为对象，对取食转化白桦叶片后舞毒蛾幼虫的发育历期、食叶和排粪量、体质量、蜕皮和毒力指数等指标进行了测定，结果均存在不同程度的降低。说明转基因白桦可通过降低舞毒蛾幼虫体质量、食叶量和延长发育历期等途径影响其发育，在一定程度上减少舞毒蛾对白桦的危害。