Bt棉与非Bt棉对埃塞俄比亚棉铃虫抗性的比较评估：首次系统性研究揭示93%防效与36.5%增产潜力

《Cogent Food & Agriculture》：Comparative evaluation of Bt and non-Bt cotton varieties against cotton Bollworm infestation in Ethiopia

本研究通过埃塞俄比亚7个试验点的田间试验与室内生物测定，首次系统评估了Bt棉对棉铃虫（Helicoverpa armigera）的抗性。结果表明，Bt棉品种使棉铃虫侵染率和铃害率分别降低77%和93%，种子棉产量显著提高36.5%。室内生物测定显示JKCH 1947对1-2龄幼虫致死率达100%。该研究为埃塞俄比亚棉铃虫可持续治理（IPM）提供了关键技术支撑，凸显了Bt棉在减少农药污染与提升经济效益方面的双重优势。

　　

摘要

棉铃虫是导致棉花减产36–60%的重大生物胁迫因素。传统依赖化学杀虫剂的防治方式正逐渐被转基因技术替代，以降低农药使用与环境风险。本研究于2017年在埃塞俄比亚7个地点开展田间试验，采用随机区组设计（RCBD）比较3个Bt棉品种（JKCH 1947、JKCH 1050、Sudan）与3个常规非Bt棉品种（Weyto-07、Stam-59A、DP-90）对棉铃虫的抗性。室内生物测定以离体棉叶、花蕾和棉铃饲喂1–3龄幼虫。结果显示，非Bt棉的幼虫种群数量和棉铃受害率显著更高，Bt棉分别使虫口数量和铃害率降低77%和93%。Bt棉品种的种子棉产量较常规品种提升36.5%，且JKCH 1947对1龄幼虫的24小时致死率达97.9%。研究表明，Bt棉技术具有环境友好、成本效益高等优势，是埃塞俄比亚棉铃虫综合治理的重要策略。

引言

棉花（Gossypium hirsutum L.）是埃塞俄比亚重要的经济作物，主要种植于阿姆哈拉、本尚古勒-古马兹等地区。然而，该国棉花单产仅为1.7吨/公顷，其中棉铃虫复合体（Helicoverpa armigera、Pectinophora gossypiella等）导致的产量损失高达36–60%。长期依赖化学杀虫剂不仅诱发害虫抗药性，还加剧环境污染。基于苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis, Bt）的转基因棉花已在全球25.7百万公顷面积种植，可减少55%杀虫剂用量。埃塞俄比亚于2018年引入Bt棉，但其对本地棉铃虫的抗性尚未系统评估。本研究旨在填补这一空白，通过多地点试验验证Bt棉对非洲棉铃虫（H. armigera）的防控效果。

材料与方法

试验于2017年在埃塞俄比亚4个区域的7个地点（包括沃雷尔、格瓦内等5个灌溉区和2个雨养区）进行。田间设计采用RCBD3重复6处理，Bt棉杂交种JKCH 1947和JKCH 1050携带截短型Cry1Ac基因，苏丹品种含Cry1A基因，对照为3个常规品种。所有处理均不施用杀虫剂。室内生物测定在沃雷尔研究中心进行，以离体棉组织饲喂F₁代1–3龄幼虫，记录死亡率与化蛹率。数据通过SAS 9.4进行方差分析（LSD检验，p<0.05）。

结果

田间试验

Bt棉品种在所有地点均显著降低棉铃虫侵染（p<0.05）。JKCH 1947在沃雷尔和格瓦内使非洲棉铃虫（ABW）和粉红棉铃虫（PBW）虫口减少77%。常规品种Weyto-07和DP-90的花蕾、铃害率最高（如格瓦试点铃害率达93.1%），而Bt棉品种的棉铃受害率降低70–80%。整体分析表明，品种、地点及其互作对虫口和产量影响极显著（p<0.001）。

产量构成

Bt棉品种的单株铃数和铃重显著优于常规品种，JKCH 1947的种子棉和皮棉产量较Stam-59A分别提高30.6%和36.5%。产量优势归因于Bt棉对棉铃虫的有效规避。

室内生物测定

1龄幼虫饲喂Bt棉叶48小时后死亡率达76.5%，3龄幼虫96小时死亡率为77%。JKCH 1947对1–2龄幼虫致死率为100%，而对照DP-90的化蛹率高达95%。此外，取食Bt棉的幼虫发育周期显著延长，表明Cry蛋白对虫体生长具有抑制作用。

讨论

本研究与印度、巴基斯坦等国结果一致，证实Bt棉通过表达Cry蛋白高效抑制棉铃虫幼虫取食行为。早期龄期幼虫对Bt毒素更敏感，与Arshad等（2018）报道的93%致死率相符。产量提升源于Bt棉对生殖器官的有效保护，且减少农药投入可降低生产成本。需注意，Bt棉长期种植可能导致害虫抗性演化，需持续监测粉红棉铃虫对Cry基因的耐受性。

结论

Bt棉技术首次在埃塞俄比亚系统验证其对棉铃虫的显著防控效果，为可持续棉花生产提供关键技术支持。建议结合多基因叠加策略与生态调控措施，延缓抗性发展，推动棉花产业绿色转型。