[科普中国]-抗虫棉

抗虫棉目前分为转基因单价抗虫棉和转基因双价抗虫棉。 转基因单价抗虫棉是将一种细菌来源的、可专门破坏棉铃虫消化道的Bt杀虫蛋白基因经过改造，转到了棉花中，使棉花细胞中存在这种杀虫蛋白质，专门破坏棉铃虫等鳞翅目害虫的消化系统，导致其死亡，而对人畜无害的一种抗虫棉花。其核心技术于1995年申请国家发明专利，1998年正式授权，2001年该专利被国际知识产权组织及国家知识产权局授予发明专利金奖。它标志着我国成为继美国之后，世界上独立自主研制成功抗虫棉的第二个国家。

原理抗虫棉之所以抗虫，是因为外源Bt基因整合到棉株体中后，可以在棉株体合成一种叫δ-内毒素的伴孢晶体，该晶体是一种蛋白质晶体，被鳞翅目等敏感昆虫的幼虫吞食后，在其肠道碱性条件和酶的作用下，或单纯在碱性条件下，伴孢晶体能水解成毒性肽，并很快发生毒性。

毒性发作的大致过程是，δ-内毒素被昆虫取食后，在昆虫中肠内溶解为前毒素，经中肠蛋白酶水解，释放出活力片段。活力片段穿过围食膜，与中肠上皮细胞刷状缘膜的受体结合，进一步插入膜内，形成孔洞或离子通道。引起离子渗透，水随之进入中肠细胞，导致细胞膨胀破裂。另外，离子梯度的破坏，也扰乱了中肠内正常的跨膜电势及酸碱平衡，影响养分的吸收。使幼虫停止取食、麻痹，最后死亡。由于人体和多数动物的胃肠是酸性的，因此，这类蛋白对人体和多数动物无毒。

但是，需要注意的是目前的抗虫棉只对以棉铃虫为主的鳞翅目害虫有抗杀作用，对棉蚜、红蜘蛛、烟飞虱等害虫没有作用。而且，抗杀棉铃虫的效果还取决于虫害发生程度和大田环境，因此即使种植抗虫棉也不能放松警惕，还要根据情况适时进行化学防治。

转基因双价抗虫棉

转基因双价抗虫棉是我国科学家将杀虫机理不同的两种抗虫基因(Bt杀虫基因和修饰的豇豆胰蛋白酶抑制剂基因)同时导入棉花，研制成功的一种抗虫棉花。由于这两种杀虫蛋白功能互补且协同增效，使双价抗虫棉不但可以有效延缓棉铃虫对单价抗虫棉产生抗性，还可增强抗虫性。预计将对控制棉铃虫对抗虫棉的抗性发展起到关键作用。

我国转基因双价抗虫棉的发展

双价抗虫棉的核心技术于1998年申请国家发明专利，2002年正式授权，使我国在抗虫棉的研究及应用领域达到了国际先进水平。目前，国产抗虫棉技术正在走出国门，出口到印度等国家。

现在，我国已审定抗虫棉品种14个，其中单价棉11个，分别为：GK1(国抗1号)、GK12(国抗12号)、GK19(国抗19号)、GK22(国抗22号)、GK30(鲁棉研16号)、GK95-1(晋棉26号)和GK46(晋棉31号)、GKz10(鲁棉研15号)、GKz13(鲁RH-1)、GKz6(中棉所38)和GKz8(南抗3号)；双价棉3个，分别为：sGK321、sGK9708(中棉所41)、sGK5(新研96-48)。这些抗虫棉品种均高抗棉铃虫，具有较好的品质性状及丰产性。此外，还有许多抗虫棉优良品系正在试验过程中。

抗虫棉的推广应用可大幅度减少植棉的用工投入，但想获得高产仍须注意施肥、化控以及种植密度等配套栽培技术的应用。

分类根据棉花抗虫性机制的不同，抗虫棉主要可分为两种类型，即形态抗性和生理生化抗性。前者是指棉花具有某些特异的形态结构，如棉叶无蜜腺、茎叶多茸毛、光滑茎叶、鸡脚叶等，总之，棉株含有怪味，对不上害虫胃口，这些特异性对害虫的取食、消化、产卵等活动产生干扰作用；后者是指棉株体内含有某些特异的代谢产物，如棉酚（又称棉毒素）、单宁、类黄酮等有毒成分对害虫的行为、营养、代谢、生长及生殖产生抑制作用。就像孕妇吃了某种过量的抗生素（如四环素），不仅对本身肌体有影响，而且会危害胎儿的健康一样。1

根据不同的棉花品种对害虫的抗性反应和方式，把抗虫棉分成四个类型：

1、不选择型抗虫棉

也叫形态型抗虫棉，是指棉花害虫不喜欢在这些棉株上产卵、繁殖的棉花品种，又分为无茸毛型、无蜜腺型和叶片窄小的鸡爪型3种。

2、耐虫性抗虫棉

指对棉铃虫危害有较强的忍耐力和补偿能力的品种，蕾铃受害脱落后，能迅速长出；茎尖生长快，棉铃虫取食侧芽不影响茎尖生长，不产生“无头棉”而影响产量。

3、生理性抗虫棉

指棉株含有能抑制棉铃虫的生长发育或有使棉铃虫拒绝取食的生理代谢物质而表现出来的抗虫性，生理代谢物质主要有棉酚和单宁。受到危害后，棉株单含量显著增加，棉铃虫取食后会抑制胃内消化酶的活性，造成消化不良而拒绝取食。

4、转B.t基因抗虫棉

是利用生物基囚工程技术，把苏云金杆菌产生的B.t杀虫蛋白基因，经过改造后转入到棉株内，整合到棉花细胞基因中，从而使转基因棉花含有B.t杀虫蛋基因。这种B.t杀虫蛋白基因能够表达、控制、合成内毒素的伴胞晶体、使棉株随着自身的生长，产生内源毒素，使棉株本身以有杀死棉铃虫幼虫的能力。2

优点具有省工节本、增产增效、减少环境污染等特点。

抗虫棉不是完全不用防治虫害。在同样条件下抗虫棉一般较非抗虫棉蕾铃危害可减轻80%左右，防治指标较非抗虫棉高，一般情况不需防治。但在棉铃虫大爆发情况下，棉铃虫数量远远超过抗虫棉防治指标时，也需采取辅助防治措施。另外，抗虫棉只抗棉铃虫，不抗蚜虫、棉叶螨等类害虫，当棉田发生其它虫害时要及时防治。还需注意Bt抗虫棉也禁止使用Bt农药，防止棉铃虫产生抗性。3

特性根据棉花抗虫性来源不同，抗虫棉可分为两类，一类是常规抗虫棉，另一类是转基因抗虫棉。目前从生产上推广、应用的这两类抗虫棉，从抗性上讲，常规抗虫棉的抗性不够理想，仅在棉铃虫等棉田害虫轻度发生时才能显示出一定的效果。而转基因抗虫棉抗虫性突出且稳定，即使在棉铃虫高发年份也表现出极强的抗性，生产实践证明，在一般年份下，抗虫棉在减少用药60%—80%的情况下不影响产量。但是不能认为种了抗虫棉就可发不进行化学防治，坐等丰收。近年推广的抗虫棉绝大部分是转基因棉，它仅对棉铃虫等鳞翅目害虫有抗性，因此，当达到防治指标时，就应及时进行化学防治。若种了转基因抗虫杂交棉的田块，田间调查出现有不抗虫的植株或杭性差的植株，应及时拔除，以提高群体抗虫基因频率。若抗虫棉周围种了常规种（不是抗虫棉）或间种了大豆、瓜类等感虫作物，势必造成棉玲虫的低龄幼虫危害这些感虫作物，待其变成大龄幼虫时，转移到抗虫棉上继续危害。这是因为转基因抗虫棉，含有毒素，对棉铃虫的低龄幼虫对棉玲虫的低龄幼虫（1—2龄）有较强的毒杀作用，而对大龄幼虫的毒杀能力较差，所以种发抗虫棉后又套种了感虫作物或因纯度较差混有不抗虫杂株，待这些植株上的棉玲虫幼虫长大后又会转移到抗虫棉植株上继续危害。

生育特点目前生产上推广的抗虫棉都是转基因抗虫棉，是外源Bt基因等导入棉花体内后经选育而成，因此与常规棉相比具有以下不同特点：

营养生长势稍弱

棉花植株体内的外源抗虫基因在其表达过程中，对自身的内源激素的含量与分布产生了较大的影响，导致抗虫棉生长点赤霉素含量下降，分布减少，因此在同等条件下抗虫棉的营养生长势不及常规棉。在生产上表现为植株略矮、株型较紧凑、叶片稍小等。

对某些气候因素较为敏感

近几年的研究表明，抗虫棉特别是常规抗虫棉（非杂交棉）对高温较为敏感，在高温条件下花粉败育或授精不良，导致蕾铃大量脱落或棉铃较小、畸形等；部分抗虫棉品种则对水分较为敏感，抗湿性较差，在生产上表现为根系发育不良，后期易早衰。

对钾营养需求较高

近几年实践表明，抗虫棉对钾的需求大于常规棉，在同等条件下比常规棉高20%左右。因此，如钾肥投入不足，造成棉花发育不良、蕾铃脱落增加、铃重和品质下降，缺钾严重的导致棉花脱叶早衰。

栽培技术以下栽培措施为一般性总结，并不一定适合所有国产抗虫棉品种。因此，根据不同品种的要求、土地的肥力状况以及气候条件的情况，在技术人员的指导下进行合理种植，对于发挥不同品种的增产潜力是很重要的。 (中国农业科学院生物技术研究所)

1、施足基肥

抗虫棉可有效减少棉铃虫对幼铃的危害而使棉花生殖生长相对增强，因此对肥水更加敏感。所以，种植抗虫棉应把握施足基肥的原则，因地制宜地培肥地力。一般应以有机肥(土杂肥)为主，化肥为辅。例如，在土壤肥力较好的田块基肥量为每667平方米(1亩)有机肥2000千克，饼肥50千克，过磷酸钙50千克，硫酸钾或氯化钾20千克，尿素15千克。如果是麦棉或与其他作物间套种、基肥无法施用的田块，在苗期、初蕾期应以有机肥、饼肥、磷、钾肥为主进行追肥，以保证蕾花期用肥。同时根据国抗棉的苗、蕾期短，铃期长、结铃性强的特点，追肥宜适当提早，初花期、盛花期、花铃期连续追肥利于高产。如在7月中旬或7月底发现叶片有退绿现象，除土壤追施氮、磷、钾肥外，还应辅助根外追肥，即叶面喷肥，如喷施2%尿素溶液或复合肥(30千克水+0．8千克氯化钾+0．2千克尿素+0．3千克磷酸二氢钾，效果更好)。一般在下午4点半后喷。每隔3--5天喷一次，直至棉株早衰现象消失。

2、营养生长和生殖生长的协调

生产中由于栽培技术、肥水管理不善以及气温雨水等非人为因素的影响，棉花营养生长和生殖生长常难以协调，例如，出现棉株徒长，下部蕾花铃脱落严重，长成“高大空”的棉株，或脱肥早衰，或贪青晚熟。为了协调棉花营养生长和生殖生长，可采取缩节安化学控制技术。缩节安对棉花的根、茎、果枝、叶、棉铃的生长发育均有调节作用，作用特点是：控上促下作用并存；修饰外形与调节内部生理的作用同步；营养生长和生殖生长相互协调。具有提高皮棉产量，提高纤维品质的功效。缩节安可以在蕾期、初花期、花铃期分次应用，用药量采取先轻后重的原则，使其成为一种促根壮苗，健株稳长，早花早铃，早熟、优质、高产的系统化学控制技术。一般在盛蕾期用第一次药，每667平方米0．5克缩节安(兑水10--15千克)，初花期用第二次药，每667平方米用1--2克缩节安(兑水15--25千克)。如果苗期生长势弱、生长缓慢的抗虫棉品种早期不宜喷缩节安，可在盛花期使用缩节安。

3、种植密度

购买包种衣剂的正规商品棉种及注意合理密植对于提高单产都是比较关键的因素。关于种植密度，总的原则是：在肥水条件好的田块，每667平方米(每亩)株数可少些，肥力条件差、干旱、砂壤土密度可适当高些。一般黄淮流域每667平方米3000株左右，高水肥田块和长江流域，每667平方米密度在2500--2800株，新疆东部约4500株，南北部11000--12000株，山西5000--4000株。

近年来，随着转基因抗虫棉推广，棉花连作，有机肥施用量减少，病虫害影响等，在春作棉田，早衰问题成为制约我省棉花优质高产的主要障碍之一，轻度早衰常减产10%，重度可减产20%～50%，对全省棉花单产提高，棉花产业可持续发展造成严重威胁。因此，农业厅于8月30日制定下发抗虫棉防早衰栽培技术推广方案，旨在通过科学运用种子学、土壤学、肥料学、栽培学等综合技术，加快抗虫棉防早衰栽培技术示范与推广项目实施，实现棉花早熟不早衰的正常熟相，达到增加产量、改善品质的目的，实现全省棉花生产稳定发展，增加棉农收入和供给水平。其方案主要内容包括：

4、选择对路品种

针对早衰棉田多沙壤地，后期供肥不足的特点，选用中后期长势强、抗黄萎病性能好的品种，并实行良种良法配套。由于品种的生物学特性决定了目前生产用种大致分为快发型品种和慢发型品种。快发型品种早发早熟，代表品种有鲁棉研21、鲁棉研29等。这样的品种抗苗病和枯萎病的能力强，但抗黄萎病能力略差、易早衰，宜安排在水肥条件好的地块或中性、粘性土壤种植，要注意平衡施肥和增施钾肥，延缓早衰，多适合套种；慢发型品种易晚发晚熟，代表品种为鲁棉研22等。这样的品种常表现出较重的苗病和枯萎病，后期不容易早衰，宜安排在沙性土壤种植，旱地、瘠薄地也适合，要注意一播全苗和促苗早发，适合地膜覆盖纯作。

5、秸秆还田和深耕

棉田提倡在11月底12月初进行棉花秸秆还田，可有效的改善棉田土壤的物理性能，增加棉田有机质含量，培肥地力。结合棉花秸秆还田在棉花或前茬作物收获后，秋耕冬晒垡，耕深由过去的20 cm增加到30～40cm，一般每2～3 年秋深耕一次。深翻的土壤，冬季经过冻融交替，可以疏松土壤，创造良好的棉花根系生长环境，增强棉株的抗旱、抗病、抗逆能力，培养健根壮株的棉花。

6、增施有机肥和配方施肥

有机肥可增加棉田的土壤养分，改善棉田的土壤结构。因此，在秸秆还田的基础上，要广积肥源，增加有机肥单位面积的施肥量。一般亩施农家肥2000－3000 kg。原则采用“重视有机肥、合理施氮肥、稳施磷肥、增施钾肥，巧施微肥”的平衡施肥的技术路线，要求氮磷钾施用比例按土壤供给和产量需求而定，以提高肥料利用率，降低生产成本，实现节本增效。第一次追肥：盛蕾见花期结合中耕培土，亩施尿素10kg、氯化钾7.5kg左右，保证棉株大量开花结铃的养分供应，增蕾促花保桃,减少脱落；7月底8月初亩施尿素5－7.5kg作为盖顶肥，以后不再根基追肥。8月中旬可是情况叶面喷肥，喷施3－5%尿素加0.5－1%磷酸二氢钾混合溶液，每隔7-10天一次，2-3次。

7、推迟播期，提高播种质量

早发易衰的棉花品种、砂性土壤、地力较差，应适当晚播，推迟到4月20－30日播种，选用脱绒包衣棉种，采用机械化精量和半精量播种。此外，合理进行轮作倒茬、适时中耕、化控调控等培养健壮棉株，进而控制或延缓早衰都有显著的作用。

8、合理密植，科学化调

密度视地力和肥水条件而定，一般情况下建议密度3000－4000，行距80－90cm。要科学整枝，适时打顶，减少无谓的营养消耗，有利于增蕾、保铃和防止棉花早衰；在种植密度不大的情况下，也可保留叶枝或粗整枝；6月15日以前现蕾的早发棉田，均可除掉棉株下部2－3个果枝的蕾及边心或直接打掉下部2－3个果枝，塑造合理的群体结构。 科学化调，原则采用少量多次，视长势而定量。一般苗期不需要化调；蕾期亩用缩节胺1～1.5克；初花期亩用缩节胺1.5～2.5克，喷洒的重点部位是顶部。盛花结铃期在棉花打顶后，亩用缩节胺3克左右喷雾，主要喷洒生长旺盛的上部，控制上部果枝长度。

9、综合防治病虫害

坚持预防为主，综合防治策略。针对近年来因种植抗虫棉，棉田害虫发生演变的规律，以防治苗期蚜虫、棉叶螨和“伏蚜”、烟粉虱、盲蝽象为重点，同时，注意防治二代棉铃虫和其它害虫。注重采取农业生物防治措施，选择抗病、优质、高产、抗虫性强的抗虫棉品种；注意保护利用天敌，搞好虫情调查，达不到防治指标不药防，尽量推迟药防时间，发挥天敌的控害作用；达到防治指标的要当机立断，及时药防，做到对症下药，能兼治的不单治，能挑治的不普治等综合防治技术。注意选用抗黄萎病性能好的品种，并注意采用农业措施、喷施黄腐酸等进行防治。重点防治黄萎病、红叶茎枯病、烟粉虱等病虫害。

抗旱排涝，保持土壤适宜墒情

8月中下旬、9月上旬当土壤相对含水量低于60%时，坚决进行浇水，对防早衰、增加铃数和铃重作用明显。受涝棉田要及时排水，最好在24小时以内排除棉田积水，增强通透性能，促发新根，防止棉花早衰。

栽培技术要点

针对抗虫棉的不同生育特点，在抗虫棉管理上应注意掌握以下几点：

1、增肥补钾，平衡施肥

根据抗虫棉营养生长势不及常规棉的生育特点，在肥料施用上应适当增加氮肥的投入，并配施钾肥。在施用安家肥和提苗肥的基础上，重点施好两次花铃肥，后期看苗补施盖顶肥。本地区花铃肥在7 月上旬见花后用花铃专用肥375～525kg/公顷穴施（前期未用钾肥或用量较少的应配施75～150kg/公顷氯化钾），如使用尿素，则在开花后用尿素150kg/公顷左右加氯化钾10kg穴施；第2次花铃肥在7月下旬至8月初用尿素225～375kg/公顷趁湿撒施；8月15～20日根据棉花长势及结铃情况补施盖顶肥，施尿素7 5 ～150kg/公顷。

2、因苗促控，合理化调

一般而言，棉花应在蕾期、花铃期及打顶后各化控1次，对抗虫棉来说，蕾期提倡不进行化控，对长势较好且有疯长趋势的早茬棉可在蕾期（本地区在6月20日前后）适当轻控1次，用“小叶敌”牌保铃素300～450ml/公顷或湖北天门产助壮素60～90ml/公顷对水225kg/公顷细喷雾；初花期（本地区在7月10号前后）进行普控，这是棉花一生中的化控重点，可促进棉花由营养生长向生殖生长转变，提高棉花开花结铃率，一般用保铃素600～900ml/公顷或助壮素120～150ml/公顷对水300～450kg/公顷细喷雾；打顶后 5～7d 进行化学封顶，用保铃素900～1200ml/公顷或助壮素180～225ml/公顷对水450kg/公顷细喷雾。对于长势较差或因药害、肥伤等造成僵苗的，应及时选用“802”加春泉高效液肥各15支（袋）/公顷或用快丰收15袋/公顷对水300～450kg/公顷进行根外喷施，促进棉花迅速恢复生长。

3、正确治虫，综合治理

根据抗虫棉的抗虫特性，抗虫棉必须科学治虫，才能确保高产。2代棉铃虫的发生期间，一般不需用药防治。3、4代棉铃虫大发生年份，应在卵高峰期用药防治2～3次，控制棉铃虫暴发危害，如防治后仍有少量残虫可采取人工捉虫。近几年本地区的红蜘蛛发生危害，也是造成棉花较早落叶的重要原因之一，因此应加强对红蜘蛛的监测预报工作，选用针对性的农药及时防治，注意在叶反面进行细喷雾。在棉铃虫发生期间防治棉铃虫或红蜘蛛时应选用兼治红蜘蛛或棉铃虫的农药，以达到综合治理的效果。

4、简化整枝，科学管理

棉花整枝一般在现蕾后一次性去除。杂交抗虫棉一般不需整枝，如果公枝较多时可保留2～3台大公枝，去除小公枝。当公枝现蕾果达4～5台时应及时摘去大公枝顶心。本地区主茎打顶则在立秋前后进行。抗虫棉的其他管理措施同常规棉，如开好棉田一套沟理顺田间沟系、遇伏旱要及时抗旱、灾害后及时采取相应的补救措施等。

本词条内容贡献者为:

赵磊 - 副教授 - 中国农业大学