烟粉虱优势寄生蜂海氏桨角蚜小蜂的生防潜力评估

来源 :西南大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:qiuyeshusheng
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本论文以烟粉虱本地自然发生的优势寄生蜂种为研究对象,采用分子生物学、行为生态学、个体发育生物学、种群生物学等技术方法,综合分析和评估了寄生蜂的生防潜力。论文首先分析该种寄生蜂与已知桨角蚜小蜂寄生蜂间的COI基因序列相似性和相似种间的生殖隔离水平,以求准确鉴定该寄生蜂的分类地位;比较了寄生蜂对不同6种自然糖源(为粉虱蜜露和植物花蜜的主要成分)的利用效力,达到筛选出最适非寄主食物种类和浓度的目的;探索研究了寄生蜂对两种主要入侵烟粉虱隐种各龄期若虫的寄主适合度,以求明确寄生蜂对两种主要寄主各龄若虫的寄生和取食能力及其嗜好性差异;深入分析了非寄主食物源和寄主食物的不同获得利用水平对寄生蜂生防潜力的影响,定量分析了何种食物提供方式能使寄生蜂生防潜力最大化;构建了不同幼虫发育温度和成虫产卵温度条件下寄生蜂的两性生命表,明确了如何结合发育温度和产卵温度来改变和提高寄生蜂在室内的大量扩繁效力;最后解析了不同发育阶段的寄生蜂经历不同高温热浪效应对其生防控制效力的影响,明确了各发育阶段寄生蜂对高温热浪的生态响应能力差异,以求为田间释放海氏桨角蚜小蜂提供指导。本研究的主要结果如下:1利用COI基因序列比对和杂交鉴定桨角蚜小蜂属的两个本地种群桨角蚜小蜂体型小,个体差异小,传统的形态学鉴定方法难以快速准确鉴定。本研究利用线粒体DNA细胞色素C氧化酶亚基Imitochondrial cytochrome oxidase subunit I gene, mtDNA CO I)基因序列分析和相似种种间杂交方法,以海氏桨角蚜小蜂,古桥桨角蚜小蜂及两个本地桨角蚜小蜂未知种群为靶标扩增其COI基因,通过对靶标片段剪辑序列的测序及比对分析,以最大简约法(Maximum parsimony,MP)和最大似然法(Maximum likelihood, ML)分别构建系统发育树,并以Kimura双参数模型计算种内和种间遗传距离,进而利用种群间杂交手段分析相似种间生殖隔离情况。结果显示:桨角蚜小蜂廊坊种群与古桥桨角蚜小蜂聚为一支,两者的种群内遗传距离分别为0.0029和0.0173,种群间遗传距离为0.011;桨角蚜小蜂新疆种群和海氏桨角蚜小蜂聚为一支,两者的种内遗传距离分别为0.0023和0.000,种间遗传距离0.024,进一步的种间杂交试验表明,新疆种群与海氏桨角蚜小蜂间无生殖隔离现象,证明两种群属于同一物种。总之,桨角蚜小蜂属新疆吐鲁番种与海氏桨角蚜小蜂可能属于同一物种,而河北廊坊种的准确鉴定仍然需要更多的证据。结合COI基因序列分析和种间杂交试验来共同鉴定未知桨角蚜小蜂不仅可以提高鉴定准确度,更能一定程度上弥补分子鉴定手段可能存在的缺陷。2六种不同糖源对烟粉虱优势寄生蜂海氏桨角蚜小蜂寿命的影响‘大多数寄生蜂成蜂通过取食富含碳水化合物的植物花露和昆虫蜜露等糖类物质获得营养来维持或延长寿命。然而,植物花露和昆虫蜜露中所含糖类物质的成分和浓度依据植物和植食性昆虫的不同而不同,因此不同寄生蜂,尤其是专一性寄生蜂,对寄主植物或植食性昆虫的糖类物质具有不同的利用效力。为了明确糖种类和浓度对寄生蜂寿命的影响,我们研究了三种浓度(5%、10%和20%)的六种自然糖源(葡萄糖、果糖、蔗糖、海藻糖、松三糖和蜂蜜)对烟粉虱优势寄生蜂海氏桨角蚜小蜂雌雄蜂寿命的影响,其中设置蒸馏水处理作为空白处理。海氏桨角蚜小蜂雌雄蜂能通过取食所有糖源来显著延长寿命,但是程度不一。而且,取食同种食物的雌蜂寿命明显长于雄蜂寿命。取食10%浓度的葡萄糖和蜂蜜水的寄生蜂雌蜂寿命最长,分别达6.2倍和5.9倍于取食蒸馏水的寄生蜂雌蜂寿命。寄生蜂雄蜂在5%蜂蜜水和10%果糖上获得最长的寿命,分别达3.5倍和3.3倍于空白处理。蜂蜜水和葡萄糖为海氏桨角蚜小蜂的最适糖类物质,10%为寄生蜂的最适糖浓度。研究结果表明蜂蜜水和葡萄糖可以作为室内饲养寄生蜂的最佳补充食物,此结果可促进海氏桨角蚜小蜂在室内的大规模人工饲养和扩繁。3烟粉虱寄生蜂海氏桨角蚜小蜂对两种入侵烟粉虱寄主适合度研究寄生蜂的寄主龄期适合度是评价寄生蜂生防效率的重要组分之一。本研究以烟粉虱本地优势寄生蜂海氏桨角蚜小蜂为对象,比较其对两种入侵烟粉虱隐种,小亚细亚种(MEAM1)和地中海种(MED)不同龄期若虫的寄生和取食力差异,以及其在不同龄期若虫上的发育历期、羽化率及后代性比。结果显示:海氏桨角蚜小蜂能够寄生和取食四种不同龄期寄主,但均倾向于寄生和取食低龄烟粉虱若虫。寄生蜂嗜好寄生1-3龄小亚细亚烟粉虱隐种,2龄地中海烟粉虱隐种,同时嗜好取食两种烟粉虱隐种的1-2龄若虫。寄生蜂在两种烟粉虱种的1龄若虫上发育时间最长,2-3龄若虫居中,4龄若虫发育时间最短。同时,寄生蜂在不同龄期若虫上的羽化率不同,4龄最高,1龄最低。寄生蜂在不同龄期若虫上的后代性比有差异,但均维持在1:1。相比小亚细亚种烟粉虱,寄生蜂在烟粉虱地中海隐种上表现出了较强的控害能力[寄生量(MED/MEAM1):1.64.1.23.1.60口1.13倍]和较快的发育速率,表明海氏桨角蚜小蜂可能更适合用于防治该种烟粉虱。4寄主和非寄主营养物质的提供效率对海氏桨角蚜小蜂生防潜力的影响卵育型寄生蜂雌蜂不仅需要利用由寄生蜂幼虫阶段从寄主上获得的初级营养,更需要从外部获得营养物。外部营养的获得能力能够显著影响寄生蜂的生防潜力(取食,产卵,寿命和卵/时间限制等生活史参数)。本研究通过对烟粉虱优势寄生蜂Ertemocerus hayati的初始抱卵量的解剖分析,结合其一生潜在生殖力,明确了寄生蜂的产卵指数;进而通过分别提供6种不同的食物源来模拟6中不同的自然环境,分析了寄生蜂生防潜力的发生规律。结果显示:第一,Er. hayati寄生蜂为典型的卵育型寄生蜂,初始抱卵量接近40粒,产卵指数为0.28。此外,初始抱卵量与初羽化寄生蜂雌蜂存在显著地正相关,但是产卵指数却与个体大小呈负相关。第二,补充营养能够显著地改变寄生蜂的生活史。与糖饥饿(仅提供蒸馏水)的处理相比,获得10%蜂蜜水的寄生蜂的寿命得到显著地增加。这可以说明蜂蜜水能够显著地延长寄生蜂的寿命。当同时给寄生蜂每天提供6小时的寄主食物和24小时的蜂蜜水时,与仅提供蜂蜜水的处理相比,寄生蜂的寿命反而缩短,但是产卵量增加,这说明寄生蜂存在产卵损耗。然而,与仅提供6小时寄主食物的处理相比,寄生蜂的寿命和生殖力都得到延长和增加,但是变化均不显著。相反地,当同时为寄生蜂提供24小时的寄主食物(不管有无蜂蜜水)时,寄生蜂的寿命和生殖力均得到极显著地增加,但是同时提供24小时寄主和蜂蜜水的处理与仅提供24小时寄主的处理之间差异不显著。第三,非寄主食物和寄主可利用性的变化能够改变寄生蜂的卵/时间限制发生几率。在糖饥饿处理(WaHt-0),仅提供寄主6小时处理(WaHt-6)和提供寄主6小时同时提供24小时蜂蜜水处理(HoHt-6)中,寄生蜂死亡时遇到时间限制的几率分别为92.3%,81%和64%。然而,在提供24小时蜂蜜水处理(HoHt-0),仅提供寄主24小时处理(WaHt-24)和同时提供24小时寄主和蜂蜜水处理(HoHt-24)中,寄生蜂自然死亡时遇到时间限制的几率分别为:16.7%,36.4%和38.9%(图3)。海氏桨角蚜小蜂为典型的卵育型寄生蜂,人工提供不同的营养物质(尤其是寄主食物)能够显著改善寄生蜂的生活史参数及卵/时间限制发生的规律。随着寄主食物丰富度的提高,寄生蜂的生防潜力(寿命和生殖力)得到显著提高,表明卵育型寄生蜂具有依据外部营养条件的变化而改变自身生活史的能力。5改变发育和产卵温度对海氏桨角蚜小蜂生防潜力的影响本研究以烟粉虱优势寄生蜂海氏桨角蚜小蜂为对象,在不同发育温度(26℃,30℃,34℃)和产卵温度(26℃,30℃,34℃)条件下,构建了两性生命表。结果显示:随着发育温度的升高,寄生蜂幼虫阶段发育速率显著升高;随着产卵温度的升高,寄生蜂生殖力和寿命显著降低。然而,当发育温度和产卵温度同时升高时(26+26,30+30,34+34),寄生蜂表现出幼虫发育历期,生殖力,取食力及成虫寿命缩短,尽管寄生蜂在30+30处理中达到最大内禀增长率,但是生殖效率和寄主控制效率均降低;当发育温度升高,产卵温度不变时,寄生蜂表现出幼虫历期,生殖力,取食力及成虫寿命缩短,内禀增长率在30+26处理上达到最大值,但是寄生蜂生殖效率和寄主控制效率均显著增加,最大值也出现在30+26处理中。研究结果表明改变寄生蜂的发育和产卵温度能够达到增加海氏桨角蚜小蜂的生殖效率和寄主控制效率的目的。这一结论可为寄生蜂室内大规模人工饲养提供参考。6热浪对海氏桨角蚜小蜂生防潜力的影响高频率和高强度热浪(短时高温)为全球气候变化的主要表现形式之一。偶然的热浪效应可以显著的影响食物链中物种的种群动态,甚至导致群落组成的变化。为了明确不同发育阶段的海氏桨角蚜小蜂经历高温热浪后对其幼虫发育和成虫生活史的影响,进而预测经历热浪效应后寄生蜂的种群动态,并分析热浪对寄生蜂的生殖效力和生防潜力的影响,本研究以不同发育阶段的海氏桨角蚜小蜂为研究对象,探索研究经历不同频率热浪效应对寄生蜂生防潜力(发育、生殖、取食、寿命及其他种群参数)的影响。结果显示:单一阶段经历热浪时,低频率热浪对幼虫期、蛹期、成虫期寄生蜂生防效力影响不显著;然而高频率热浪能够显著改变寄生蜂的生防潜力,其中尤对蛹期遭受热浪的寄生蜂影响最为显著。当两个或两个以上寄生蜂发育阶段遭受热浪时,寄生蜂生防效力显著被影响。其中,幼虫期、蛹期和成虫期均遭遇高频率热浪的寄生蜂生防效力影响最大,此时寄生蜂幼虫期和蛹期发育历期显著延长,成虫期寿命、生殖和取食力均显著降低,内禀增长率、周限增长率、生殖效力和生防效力均最低;此外幼虫期和蛹期均遭受高频率热浪的寄生蜂生防潜力也显著低于其他两个发育阶段遭遇高频率热浪的寄生蜂的生防潜力。结果表明:热浪效应的频率和寄生蜂遭受热浪的阶段同时影响了寄生蜂生防潜力,频率越高影响越大,同时蛹期为寄生蜂最脆弱发育时期。当高温热浪持续出现14天或以上时,寄生蜂对烟粉虱的生防效力大大降低。本研究全面分析了不同发育阶段海氏桨角蚜小蜂对不同频率热浪的生态响应能力,结果可为我们选择哪个发育阶段的寄生蜂和在何种天气情况下大量释放这种寄生蜂提供理论依据。
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