植物在与植食性昆虫协同进化的过程中形成了一套抗性机制,包括组成抗性(constitutive resistance)和诱导抗性(induced resistance)。植物的虫害诱导抗性具有非常重要的适应性意义,不仅会直接影响当前取食为害的植食性昆虫,并能影响下一时段为害的植食性昆虫及其天敌。本学位论文以组成抗性水平不同的大豆品种为模式植物,采用多种取食方式诱导其抗性,观察两类抗性互作如何影响寄主斜纹夜蛾及其寄生性斑痣悬茧蜂的个体发育和生殖参数以及寄生蜂的搜寻行为。具体针对以下科学问题展开研究:(1)大豆组成抗性对斜纹夜蛾及其寄生蜂的生活史特征和寄主搜寻行为有何影响?(2)大豆组成抗性与不同口器昆虫取食诱导抗性互作,对大豆叶片中胰蛋白酶抑制剂活性动态以及斜纹夜蛾幼虫解毒酶和蛋白酶系活性有何影响?(3)大豆组成抗性与不同口器昆虫取食诱导抗性互作,对斜纹夜蛾幼虫及其寄生蜂生活史特征有何影响?(4)大豆组成抗性与根部线虫侵染诱导抗性互作,对斜纹夜蛾幼虫及其寄生蜂生活史特征有何影响?研究获得以下主要结果和结论。1大豆组成抗性对斜纹夜蛾幼虫取食及食物利用效率的影响为揭示大豆组成抗性对斜纹夜蛾幼虫营养生态学特征的影响,随机选取7种组成抗性不同的大豆品种,饲喂斜纹夜蛾4龄幼虫,测定取食和营养利用效率参数。从两方面分析了大豆品种的影响:一是用随机效应模型分析大豆品种对斜纹夜蛾幼虫取食和营养利用效率变异程度的影响;二是用方差分析模型探究食物利用效率系数在不同品种间的差异。结果表明,大豆品种对幼虫的食物利用量和终虫体重的变异程度影响很小;但斜纹夜蛾幼虫各项营养效应参数在大豆品种间存在显著差异;大豆品种的抗性影响幼虫的营养利用效率,取食高抗大豆的幼虫各项营养效应指标均很低,表明高抗大豆不利于幼虫的生长发育;取食低抗大豆的幼虫各项营养效应指标均较高,表明低抗大豆有利于幼虫的生长发育。研究结果说明,大豆品种可能通过影响斜纹夜蛾幼虫的取食及食物利用效率表现出抗虫性。2大豆组成抗性对斑痣悬茧蜂生活史特征变异程度的影响为摸清不同组成抗性的大豆品种对寄生蜂生活史特征的影响,从众多大豆品种中随机选取了 7个对斜纹夜蛾幼虫抗虫程度不同的大豆品种,测试7种大豆对斑痣悬茧蜂生长发育参数和生殖力的影响。研究结果表明,在抗虫程度不同的大豆品种间寄生蜂的存活率和产卵量变异程度较大,但寄生蜂的幼虫发育时间和成虫体型大小变异程度较小。此外,寄生蜂的存活率和产卵量的变异程度还随寄主斜纹夜蛾幼虫的龄期的不同而异,当寄主为4龄幼虫时,寄生蜂存活率的变异程度明显比寄主为2龄幼虫的寄生蜂大,但寄生蜂产卵量的变异程度明显比寄主为2龄幼虫的寄生蜂小。研究结果说明,大豆品种抗虫性对高营养级的寄生蜂不同生活史特征具有不同程度的影响,而且该影响取决于寄主品质。3植食性昆虫取食诱导大豆对叶片中胰蛋白酶抑制剂动态的影响为探究取食方式不同的植食性昆虫取食诱导大豆后,对叶片中胰蛋白酶抑制剂含量的影响,选用三种组成抗性不同的大豆品种,分别被甜菜夜蛾幼虫和大豆蚜取食以诱导其抗性。结果表明,随着甜菜夜蛾幼虫取食叶片面积的增加,叶片中蛋白酶抑制剂的含量呈先上升后下降的趋势,取食叶面积为30%时,叶片中蛋白酶抑制剂的含量最高。随着甜菜夜蛾幼虫和大豆蚜取食时间的延长,叶片中蛋白酶抑制剂的含量波动复杂,但总体呈先上升后下降的趋势;甜菜夜蛾幼虫取食第4-5天、大豆蚜取食第5天时,叶片中蛋白酶抑制剂的含量最高。研究结果说明,植食性昆虫以不同方式取食大豆可诱导其叶片中胰蛋白酶抑制剂表现出不同的动态格局。4虫害诱导大豆抗性对斜纹夜蛾幼虫解毒酶系和蛋白酶系的影响为探究大豆的组成抗性和虫害诱导抗性对斜纹夜蛾幼虫解毒酶系和蛋白酶系的影响,选取了三种组成抗性不同的大豆品种,分别被甜菜夜蛾幼虫和大豆蚜取食以诱导其抗性。首先,初孵斜纹夜蛾幼虫分别取食各处理大豆到2龄幼虫后,测定其解毒酶系和中肠蛋白酶系的活力;其次,选取刚蜕皮为4龄且饥饿处理24 h后的斜纹夜蛾幼虫,分别取食各处理大豆3、6、9、12、24、36、48、72 h后,测定其中肠解毒酶系和蛋白酶系的活力。结果表明,斜纹夜蛾2龄幼虫取食被两种昆虫诱导的大豆后,解毒酶系中的谷胱甘肽-S-转移酶和羧酸酯酶被激活,但细胞色素P450被抑制;中肠蛋白酶系中的总蛋白酶、弱碱性胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶均被抑制,仅强碱性胰蛋白酶被激活。斜纹夜蛾4龄幼虫取食被两种昆虫诱导的大豆后,谷胱甘肽-S-转移酶和羧酸酯酶的活力在前24 h波动幅度较大,然后活力均呈平稳上升的趋势;细胞色素P450活力随幼虫取食时间延长呈现平稳下降的趋势;总蛋白酶活力在前12 h被激活,随后就呈下降的趋势;中肠弱碱性胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的活力随幼虫取食时间延长波动幅度较小,总体呈先上升后下降、再稳定的趋势;强碱性胰蛋白酶活力的波动较为复杂,在甜菜夜蛾幼虫取食诱导的大豆上呈现逐渐下降的趋势,但在大豆蚜诱导的大豆上呈现先下降后又逐渐上升的趋势。研究结果说明,大豆组成抗性水平和虫害诱导抗性影响了斜纹夜蛾幼虫的解毒酶和蛋白酶系,两种酶系的活性表现出多种多样的时间动态格局。5大豆组成抗性与虫害诱导抗性对斜纹夜蛾和斑痣悬茧蜂发育表现的影响为探究大豆组成抗性和虫害诱导抗性对斜纹夜蛾及其寄生蜂斑痣悬茧蜂适合度相关发育参数的影响,选取了组成抗性水平不同的3个大豆品种,分别被甜菜夜蛾幼虫和大豆蚜取食以诱导其抗性。结果表明,甜菜夜蛾和大豆蚜取食诱导的大豆对斜纹夜蛾的生长发育、存活率和成虫体重产生不利影响,这一不利影响在高抗大豆品种和甜菜夜蛾取食诱导后的大豆上表现的更为明显。甜菜夜蛾和大豆蚜取食诱导的大豆对斑痣悬茧蜂的适合度产生不利影响:延长发育时间、降低存活率以及终身产卵量;但影响程度随大豆组成抗性水平的不同而变化,与蚜虫取食诱导相比,甜菜夜蛾取食诱导组成抗性较低和中等的大豆后对寄生蜂发育的不利影响更大;甜菜夜蛾或蚜虫取食诱导高抗大豆后对寄生蜂适合度的影响差异不显著。研究结果说明,大豆组成抗性和虫害诱导抗性可互作对斜纹夜蛾及其寄生蜂适合度产生不利影响。6根部线虫侵染诱导大豆抗性对斜纹夜蛾和斑痣悬茧蜂发育表现的影响为探究植物根系被为害所诱导的植物抗性对地上植食性昆虫及其天敌的影响,本试验选用三种组成抗性不同的大豆品种,分别被大豆胞囊线虫侵染根部后,观察根系诱导抗性对食叶斜纹夜蛾幼虫及其寄生蜂斑痣悬茧蜂生活史特征的影响。结果表明,线虫侵染为害大豆根部对斜纹夜蛾幼虫的生长发育、成虫体重具有不利影响,但影响程度随大豆组成抗性的不同而异,相比于低抗和中抗大豆,对高抗大豆所诱导的抗性对斜纹夜蛾生活史特征的不利影响更大。线虫侵染大豆根部所诱导的抗性对斑痣悬茧蜂适合度有显著的不良影响,表现为发育时间延长、成虫体型减小、存活率和生殖力均降低;而且影响程度随大豆组成抗性的不同而异。本研究说明,大豆组成抗性以及根系被为害所诱导的植物抗性可互作影响地上部植食性昆虫及其寄生蜂的生长发育和生殖表现。7大豆抗虫性对斑痣悬茧蜂的寄主斑块搜寻行为的影响为探究植物抗虫性和其他因素互作对寄生蜂搜寻行为的影响,设置大豆品种(低抗、高抗)、斑块是否被搜寻和寄生蜂搜寻经历(有、无)等3因素、2水平的析因实验设计,观察寄生蜂在寄主斑块上的搜寻时间特征,分析影响寄生蜂飞离寄主斑块的因素。研究结果表明,斑痣悬茧蜂在低抗大豆上飞离寄主斑块的倾向高于在高抗大豆上的;在被同类蜂搜寻过的斑块上的飞离倾向高于未被同类蜂搜寻过的斑块;具有搜寻经历的寄生蜂斑块飞离倾向高于无搜寻经历的寄生蜂。此外,有搜寻经历的寄生蜂斑块驻留时间均短于无搜寻经历的蜂。大豆品种和斑块是否被搜寻、斑块是否被搜寻和寄生蜂有无搜寻经历对寄生蜂刺扎寄主次数有显著的互作影响,在大豆抗性较强的品种上,若斑块没被搜寻过,无搜寻经历的寄生蜂的刺扎寄主次数明显低于有搜寻经历的寄生蜂,若斑块被同类蜂搜寻过,则相反;无搜寻经历的寄生蜂在两种斑块内的刺扎寄主次数无差异,有搜寻经历的寄生蜂,在未被搜寻过的斑块内的刺扎寄主次数高于被搜寻过的斑块内;在大豆抗性较弱的品种上,在两种斑块内,无搜寻经历的寄生蜂和有搜寻经历的寄生蜂的刺扎寄主次数无差异,两种寄生蜂在未被搜寻过的斑块内的刺扎寄主次数高于被搜寻过的斑块内。根据研究结果推断,大豆品种的抗虫性可与寄生蜂相关行为特征互作影响斑痣悬茧蜂的寄主搜寻行为。