中国主要作物田节肢动物数据库的构建与试用

摘要

任何转基因作物在进入商业化应用之前都必须经过严格的环境风险评价。评价转基因作物特别是抗虫作物对农田重要非靶标节肢动物的生态影响是其中一项重要内容。非靶标安全评价需要以农田中栖居的节肢动物群落知识等作为依据。此外，田间节肢动物种类繁多，不可能对所有节肢动物进行评价。因此，需要遴选合适的节肢动物代表种。基于系统的文献检索和Microsoft Access2010(结构化查询语言SQL)软件，构建了我国主要作物田节肢动物数据库。该数据库可用于转基因作物环境风险评价的四个方面1）非靶标物种的识别，2）辅助实验量物种的确定;3）辅助高级Tier试验物种的选择，4）为商业化后的环境监测确定合适的物种。
　　该数据库收集了来自中国34个省级行政区域超过900篇的文献，包括2520种节肢动物18375条物种丰富度的记录。数据库提供了我国主要作物水稻、玉米、大豆、棉花和小麦五种作物田节肢动物的详细生物学信息及地理分布信息，主要包括节肢动物物种的拉丁名、异名、分类、地理分布、丰富度、生态功能、栖息习性及取食习性等，还包括了不同研究中采集物种的经纬度信息、节肢动物的调查取样方法和时间等信息。
　　数据库收集的节肢动物种类涵盖了25个目、255个科。其中，蜘蛛目（458种）、半翅目(436种)和鞘翅目（417种）是记录物种最多的三个目。来自蜘蛛目、膜翅目、半翅目、鞘翅目、鳞翅目和双翅目六个目的节肢动物数量占总物种数的93％。所记录的节肢动物中，植食性节肢动物1091种，捕食性节肢动物938种;寄生性节肢动物502种。有关传粉类节肢动物的研究记录很少，本数据库仅收录28种传粉类节肢动物。分解类节肢动物（土壤昆虫）的研究记录极少，该数据库仅收录9种分解类节肢动物。
　　结合我国各省五种作物的种植分布情况，绘制了我国节肢动物分布图。每种作物在每个省因种植情况的不同，其田间节肢动物物种的研究情况也不相同。其中，水稻田节肢动物物种数量最多的省份是湖南省（1198种）、其次是福建省（993种）、广东省（785种）、贵州省（602种）及湖北省（478种），棉花田节肢动物记录最多的省份是湖北省（553种）、其次是新疆维吾尔自治区（401种）、河南省（293种）、山东省（256种）和安徽省（236种），大豆田节肢动物记录最多的省份是吉林省（363种）、其次是安徽省（349种）、黑龙江省（158种）、福建省（144种）和江苏省（124种），玉米田节肢动物记录最多的省份是山东省（175种），其次是吉林省(146种)、湖北省（110种）、河南省（101种）和黑龙江省（84种），小麦田节肢动物记录最多的省份是河南省（132种）、其次是新疆维吾尔自治区（108种）、河北省（103种）、陕西省（49种）、宁夏回族自治区（45种）及黑龙江省（45种）。不同省份不同作物上的节肢动物被研究和记录频次与该作物在本地区的种植面积和重要性相关。
　　为了阐明该数据库的功能和作用，通过5个假设案例和2个实际案例演示了如何利用该数据库科学遴选节肢动物指示种以支持转基因作物的生态风险评价工作。基于数据库中数据的分析，初步提出了在转基因作物非靶标效应评价中应该重点关注的物种名单，为精准评价转基因作物的生态风险奠定了基础。同时，分析了该数据库在查询田间濒危物种及田间节肢动物种群动态监测方面可发挥的作用。最后，分析了数据库的不足之处及需要进一步完善的地方和方法。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 转基因作物全球种植情况

1．2 转基因作物的优势

1．3 转基因作物的生态环境风险

1．3．1 靶标生物的抗性进化风险

1．3．2 对生物多样性的潜在影响

1．3．3 杂草性

1．3．4 基因漂移

1．3．5 对非靶标生物的影响

1．4 转基因作物的环境风险评估

1．4．1 非靶标影响评价的体系

1．4．2 非靶标风险评价的物种选择

1．5 中国主要作物的气候区划

1．5．1 水稻气候区划

1．5．2 棉花气候区划

1．5．3 大豆气候区划

1．5．4 玉米气候区划

1．5．5 小麦气候区划

1．6 中国主要作物的转基因培育情况

1．6．1 水稻

1．6．2 棉花

1．6．3 大豆

1．6．4 玉米

1．6．5 小麦

1．7 研究背景、内容及意义

1．7．1 研究背景

1．7．2 研究技术路线

1．7．3 研究内容

1．7．4 研究意义

第二章 数据库构建

2．1 数据库窗体

2．1．1 节肢动物物种信息窗体

2．1．2 收集信息记录窗体

2．1．3 窗体间的关系

2．2 数据表

2．2．1 数据表间的关系

2．3 数据库查询

第三章 文献检索及筛选

3．1 文献检索

3．1．2 CAB Abstracts数据库

3．1．3 中国知网数据库

3．2 文献筛选

3．3 质量检查

3．4 平均丰富度计算

第四章 我国主要作物田节肢动物数据库中物种的组成

4．1 概述

4．1．1 取样方法分析

4．1．2 节肢动物分类组成情况

4．2 水稻田节肢动物

4．2．1 植食性节肢动物

4．2．2 捕食性节肢动物

4．2．3 寄生性节肢动物

4．2．4 分解类节肢动物

4．2．5 传粉类节肢动物

4．3 棉花田节肢动物

4．3．1 植食性节肢动物

4．3．2 捕食性节肢动物

4．3．3 寄生性节肢动物

4．4 大豆田节肢动物

4．4．1 植食性节肢动物

4．4．2 捕食性节肢动物

4．4．3 寄生性节肢动物

4．4．4 传粉类节肢动物

4．5 玉米田节肢动物

4．5．1 植食性节肢动物

4．5．2 捕食性节肢动物

4．5．3 寄生性节肢动物

4．5．4 分解类节肢动物

4．6 小麦田节肢动物

4．6．1 植食性节肢动物

4．6．2 捕食性节肢动物

4．6．3 寄生性节肢动物

4．7 讨论

第五章 数据库中我国各省作物田节肢动物分布情况

5．1 我国各省水稻田节肢动物的地理分布情况

5．1．1 我国各省水稻种植情况

5．1．2 我国各省水稻田不同生态功能节肢动物分布情况

5．2 我国各省棉花田节肢动物地理分布

5．2．1 我国各省棉花种植情况

5．2．2 我国各省棉花田中不同生态功能节肢动物分布情况

5．3 我国各省大豆田节肢动物地理分布

5．3．1 我国各省大豆种植情况

5．3．2 我国各省大豆田中不同生态功能节肢动物分布情况

5．4 我国各省玉米田节肢动物地理分布

5．4．1 我国各省玉米种植情况

5．4．2 我国各省玉米田中不同生态功能节肢动物分布情况

5．5 我国各省小麦田节肢动物地理分布

5．5．1 我国各省小麦种植情况

5．5．2 我国各省小麦田不同生态功能节肢动物分布情况

5．6 物种在不同作物田的重复性分析

5．7 讨论

第六章 数据库试用案例研究

6．1 濒危物种查询

6．2 代表性物种遴选案例研究

6．2．1 假设性案例研究一：抗虫转基因水稻

6．2．2 假设性案例研究二：转Bt基因抗虫棉

6．2．3 假设性案例研究三：抗虫转基因玉米

6．2．4 假设性案例研究四：抗虫转基因大豆

6．2．5 假设性案例研究五：耐除草剂大豆

6．2．6 实际案例研究六：HOSUT小麦

6．2．7 实际案例研究七：转cry2A基因水稻

6．3 物种分布情况及丰富度查询

7．1 结论

7．2 创新点

7．3 展望

参考文献

附录

致谢

作者简历