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沃尔巴克氏体属Wolbachia是广泛分布于节肢动物生殖组织内的一类共生细菌。这些共生菌通过母系遗传参与调控寄主的多种生殖活动。其中,利用Wolbachia诱导赤眼蜂产雌孤雌生殖可能是提高生物防治效能的有效途径。
本文通过共寄生的方法将短管赤眼蜂体内共生的Wolbachia水平传递到拟澳洲赤眼蜂体内。在直接观察赤眼蜂孤雌生殖方式的基础上,利用分子生物学方法证明Wolbachia在新宿主体内的存在与否;并进一步分析了Wolbachia对其新宿主的生理影响。此外,本文还分析了高温和四环素对短管赤眼蜂的的影响。结果如下:
1Wolbachia在赤眼蜂种间的水平传递
用米蛾卵作短管赤眼蜂和拟澳洲赤眼蜂共寄生的寄主,在共寄生当代共获得了3887头拟澳洲赤眼蜂处女雌蜂,其中有4头处女蜂孤雌生殖出现了既产雌又产雄现象,其中1头处女蜂还产下了1头雌雄嵌合体。用Wolbachia的wsp基因PCR检测结果表明这4头处女雌蜂体内有Wolbachia的存在,且在由这4头处女雌蜂为单系所建立第1-5代拟澳洲赤眼蜂群体内,Wolbachia的检测均为阳性,而F6代和F7代检测结果则为阴性;wsp基因序列比对和同源性分析结果表明,拟澳洲赤眼蜂和短管赤眼蜂体内Wolbachia的wsp基因序列完全一致。证明了未感染Wolbachia的拟澳洲赤眼蜂和感染Wolbachia的短管赤眼蜂在同一米蛾卵体内共同发育时,Wolbachia能从供体短管赤眼蜂成功地水平传递到新皇主拟澳洲赤眼蜂体内,并能在新宿主体内垂直传递5代。
2Wolbachia对其新宿主赤眼蜂的影响
Wolbachia新宿主拟澳洲赤眼蜂处女蜂当代(Fo)及其建立的种群连续5代(F卜F5)雌蜂的平均寿命分别为4.33天、5.50天、5.60天、6.68天、7.32天和7.50天,平均产卵量分别为¨.33粒、70粒、86.41粒、93.90粒、102.92粒和124.38粒,两者都有逐代增加的趋势,并且越来越接近于正常交配、未感染Wolbachia的拟澳洲赤眼蜂的平均寿命(7.59粒)和产卵量(134.81粒);雌蜂百分率分别为79.17%、76.60%、68.66%、72.58%、68.15%和64.06%,基本上呈现出逐代降低的趋势,并且也越来越接近于正常交配、未感染Wolbachia的拟澳洲赤眼蜂雌蜂百分率(63.85%)。这说明Wolbachia对其新宿主拟澳洲赤眼蜂在增加雌性百分率的同时,也具有减少其寿命和降低产卵量的负面影响。
用四臂嗅觉仪测定了Wolbachia新宿主拟澳洲赤眼蜂和Wolbachia供体短管赤眼蜂的嗅觉反应。结果表明,拟澳洲赤眼蜂的F2代和F3代成蜂在小菜蛾腹部鳞片正己烷提取液处理区内滞留时间长于对照,但没有达到显著水平(P=0.16,P=0.0702);其F2代在小菜蛾卵表正己烷提取液处理区内滞留时间也长于对照,也没有达到显著水平(P=0.0595)。而其F4、F5、F6代和未感染Wolbachia的拟澳洲赤眼蜂及短管赤眼蜂在处理区内滞留时间显著或极显著长于对照区(P<0.05)。说明Wolbachia对其新宿主拟澳洲赤眼蜂具有干扰嗅觉反应的负面影响。
3高温和四环素处理对短管赤眼蜂的影响
完全产雌孤雌生殖的短管赤眼蜂在33℃高温连续处理两代或30~C高温连续处理三代后就恢复了完全产雄孤雌生殖。而被lmg/ml、10mg/ml和100mg/ml的四环素(四环素量:30%的蜂蜜水)连续处理10代后,每代均出现了少量的雄蜂和雌雄嵌合体。并且随着处理世代的增加,雌雄嵌合体和雄蜂的比率整体上呈现出上升趋势;但在每两个相邻处理世代之间却出现了上下波动不定的现象。
四环素处理后短管赤眼蜂雌蜂的平均产卵量均低于40粒,与未处理的CK平均产卵量60.72粒相比显著降低;四环素处理的浓度越高,其雌蜂的产卵量越低。随处理代数的增加,平均产卵量开始有下降的趋势,在F3代达到最低,平均产卵量(四环素处理浓度由低到高)分别为21.94粒、17.06粒和13.72粒。随后又呈上升趋势,在F5代以后各代平均产卵量与Fl代的33.22粒、28.39粒和24.78粒相比,均无显著的差异。10mg/ml四环素处理或30~C高温处理能显著降低短管赤眼蜂雌蜂的抱卵量,但对不同年龄短管赤眼蜂雌蜂抱卵量趋势没有产生影响。