内共生菌Buchnera aphidicola对禾谷缢管蚜生殖和取食的影响

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禾谷缢管蚜(Rhopalosiphum padi)是我国主要的小麦害虫,被列入一类农作物病虫害名录。研究发现禾谷缢管蚜长时间在根茎部、麦苗下部叶鞘处取食为害,随着温度的升高,蚜虫会迅速繁殖并扩散蔓延至整株麦苗。并且所有蚜虫体内存在一类专性共生菌Buchnera aphidicola,被称为初级内共生菌,占内共生菌的主体部分且与寄主蚜虫互利共生,具有为宿主提供营养物质、改变寄主生殖特性以及影响宿主其它生理和生态特性的功能。在此研究背景下,拟利用抗生素利福平降低禾谷缢管蚜体内的B.aphidicola含量,探索B.aphidicola是否会对禾谷缢管蚜的生殖与取食等产生影响。研究结果将为研发禾谷缢管蚜新型防控方法提供理论基础。主要研究结果如下:1.麦苗和禾谷缢管蚜体内利福平检测方法建立由Qu ECh ERS-UPLC-MS/MS法检测100 mg/L利福平处理组和对照组麦苗的茎、叶及其上饲养的禾谷缢管蚜样品,可有效检测到利福平处理组麦苗茎部和叶片以及禾谷缢管蚜体内含有利福平,而对照组麦苗及蚜虫体内检测不到利福平。在测定数据中发现,相同培养条件下,利福平检测量呈现出麦苗茎部>麦苗叶片>禾谷缢管蚜的趋势,符合利福平从根部吸收流经茎部到叶部经取食进入禾谷缢管蚜体内的分配原则。结果不仅说明该检测方法可行,也明确了通过植物吸收可将利福平传递至蚜虫体内。2.通过利福平处理麦苗对禾谷缢管蚜寿命与生殖的影响统计分析1 mg/L、5 mg/L、20 mg/L、100 mg/L四组利福平溶液饲养及对照组禾谷缢管蚜的寿命和产蚜量可知,五组禾谷缢管蚜的平均寿命差异不显著。产蚜量发现,每头禾谷缢管蚜的总产蚜量平均分别为25.0头、11.6头、15.2头、17.8头和66.3头。当固定取食部位后统计产蚜量发现,1 mg/L禾谷缢管蚜在茎部和叶部的平均总产蚜量为23.4头和34.7头,5 mg/L利福平溶液处理组为17.2头和16.2头,对照组为71.6头和58.0头。利福平处理组的产蚜量均显著低于对照组,且利福平处理对禾谷缢管蚜取食茎部的产蚜量较叶部影响更大。统计每头禾谷缢管蚜在麦苗不同部位的总产蚜量发现,1 mg/L利福平溶液处理组禾谷缢管蚜在茎部和叶部的平均总产蚜量分别为7.6头和24.7头;5 mg/L利福平溶液处理为2.0头和14.9头;对照组为42.1头和28.5头。表明利福平处理组蚜虫更多在叶部产蚜,对照组更喜欢在茎部产蚜,因此利福平处理对禾谷缢管蚜的产蚜趋性产生影响,且这种从茎部爬到叶部的产蚜趋性随着利福平浓度的上升而增加。3.通过利福平处理麦苗对禾谷缢管蚜取食趋性的影响统计禾谷缢管蚜第一次取食部位发现,利福平处理组和对照组挑取在茎部和叶部的禾谷缢管蚜均大多数在茎部开始取食。统计每头禾谷缢管蚜在不同部位的取食天数发现,1 mg/L利福平处理组蚜虫取食茎部和叶部的平均天数为8.2 d和17.7 d;5 mg/L利福平处理组为4.7 d和23.8 d;对照组为13.1 d和13.4 d。因此,利福平处理后,禾谷缢管蚜表现出对叶部的取食趋性,且随利福平浓度的上升这种倾向提前以及取食叶部的蚜虫数量增加。4.利福平处理麦苗对禾谷缢管蚜体内共生菌B.aphidicola含量的影响由5 mg/L利福平组和对照组第5天禾谷缢管蚜体内微生物组分知,B.aphidicola在各组麦苗茎部和叶部饲养的蚜虫体内均占主导地位,比例达96%以上,且无显著差异。因此通过q RT-PCR进一步检测100 mg/L利福平处理组和对照组禾谷缢管蚜体内B.aphidicola的含量差异,结果显示利福平处理5 d的禾谷缢管蚜体内B.aphidicola含量较对照组显著降低。处理13 d的禾谷缢管蚜体内B.aphidicola含量,发现其较处理5 d和对照组显著降低,可知利福平处理对禾谷缢管蚜体内B.aphidicola含量有持续影响。且取食麦苗茎部的禾谷缢管蚜体内B.aphidicola含量较叶部降低更加明显。综上所述,利福平处理对禾谷缢管蚜生殖和取食的影响与对禾谷缢管蚜体内共生菌B.aphidicola含量的影响趋势相同,因此,内共生菌B.aphidicola极可能影响禾谷缢管蚜的生殖和取食情况。
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