稻纵卷叶螟迁飞与生殖的互作关系

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稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis (Guenee)(鳞翅目:螟蛾科)是我国及亚洲其他国家(地区)水稻的重大迁飞害虫。为了阐明稻纵卷叶螟的迁飞行为特征,为阐明其迁飞规律和改善其预测预报防治技术提供科学依据,本文在认真总结了稻纵卷叶螟国内外相关研究领域的主要进展的基础上,针对稻纵卷叶螟迁飞的行为特征以及迁飞与生殖的关系不够明确等问题,应用昆虫迁飞的基本原理,以及田间调查和室内试验相结合的方法,对稻纵卷叶螟成虫田间种群动态发生规律,迁入和迁出种群的行为生理特征、温度对飞行能力的影响以及迁飞与生殖的相互关系等进行了较为系统的研究,取得了一些新的研究结果。主要结果为:研究明确了稻纵卷叶螟田间成虫种群动态发生规律。在2010年5-10月,通过田间系统调查,分别对广西兴安(25°36’N,110°40’E)、浙江龙游(29°01’N,119°10’E)、湖北仙桃(30°21’N,113°27’E)和江苏仪征(32°16’N,119°11’E)四个地区田间迁入和迁出成虫发生动态进行了研究。所得结果表明,成虫迁入时期出现了明显的蛾量突增现象,而在迁出时则出现明显的突减现象。对四地850hPa的高空风向分析表明,在这些区域内的成虫迁入期间高空盛行偏南风,有利于稻纵卷叶螟的成虫从南方迁入当地,而迁出期间高空盛行偏北风,有利于稻纵卷叶螟的成虫由北向南回迁。相关性分析表明2010年四地成虫发生和降雨量之间均存在正相关,但不显著(P>0.05)。蛾量和日均温之间存在负相关,但除江苏仪征中稻田的成虫发生量与日均温呈显著负相关外(P<0.05),其它均不显著。仪征第3代稻纵卷叶螟发生期间的蛾量与稻纵卷叶螟的田间卵量呈显著正相关。研究比较了稻纵卷叶螟迁出迁入种群的行为生理特征。系统比较合浦、兴安、龙游、仙桃和仪征5个地区田间迁入和迁出成虫种群的卵巢发育、交配率、飞行能力、飞行能源物质含量以及飞行肌干重等指标的结果表明,迁入种群的卵巢发育级别、交配率和平均交配次数均显著高于迁出种群的。在成虫迁入期雌蛾一级卵巢比例分别为2.9%、0.0%、4.4%、0.5%和2.6%;三级以上雌蛾比例分别为88.3%、93.5%、92.2%、84.1%、89.2%。迁出期卵巢发育级别则较低,一级卵巢比例分别为86.5%、79.0%、82.7%、62.3%。进一步表明5地前期蛾量突增时段和后期蛾量突减时段的虫源性质较为统一,主要为迁入和迁出种群。同时迁出种群的飞行能力显著强于迁入种群的,迁出种群雌蛾的主要飞行能源物质甘油三酯的含量以及飞行肌干重等均显著高于迁入种群的。这些结果表明,稻纵卷叶螟的迁飞的行为生理特征与“卵子发生-飞行拮抗综合症(oogenesis-flight syndrome)”理论相符。这些首次获得的结果不仅较为完整地阐明了稻纵卷叶螟迁入和迁出种群的行为生理特征,而且为了解其迁飞规律提供了重要的科学依据。研究明确了温度对稻纵卷叶螟飞行能力的影响作用,明确了飞行能源物质利用效率的差异是成虫在不同温度条件下飞行能力产生变异的原因之一。应用飞行磨在16、20、24、28和32℃条件下对稻纵卷叶螟成虫飞行能力进行12h测定的结果表明:成虫在测试温度范围内均能飞行,但其飞行能力会随温度和性别的不同而异:就飞行距离而言,以24℃条件下的成虫飞行距离最远,而当雄虫飞行温度低于20℃或雌虫飞行温度高于28℃时,其飞行距离显著减少;另外,成虫的飞行速度有随温度的升高而加快,而飞行时间则随温度的升高而缩短的趋势;第三、雌雄成虫的飞行能力对温度变化的反应也有较大的差异:雌蛾在24℃以上的温度中飞行能力较雄虫小,而在24℃以下的温度中飞行能力较雄蛾大。飞行后的成虫体重消耗和死亡率随温度的升高均显著增加。最后,对不同温度条件下成虫主要飞行能源物质(甘油三酯)利用效率的研究结果表明,雌成虫在16℃条件下甘油三酯利用效率最高,即飞行单位距离或单位时间所需要的能源物质最少,并随着温度升高利用效率逐渐下降;而雄成虫在24℃条件下的甘油三酯利用效率最高,而当温度大于或小于24℃时,甘油三酯利用效率明显下降。这些结果不仅首次阐明了稻纵卷叶螟飞行与温度的关系,及其飞行能力产生变异的原因,而且为解析稻纵卷叶螟的田间迁飞规律提供了重要的实验依据。研究明确了蛾龄及产卵对稻纵卷叶螟飞行能力影响作用的基础上,首次揭示了飞行可以缩短成虫的产卵前期,并提高成虫产卵量。对1-3日龄成虫、以及产卵后1-3天的成虫飞行能力进行测试的结果表明,1-3日龄成虫的飞行能力差异显著(P<0.05)。其中1日龄成虫的飞行能力较弱,2日龄的成虫飞行能力较强,3日龄成虫的飞行能力已经开始下降,尽管它们的飞行速度没有明显的变化。产卵1-3 d稻纵卷叶螟成虫随着产卵天数的增加飞行能力明显下降,产卵3天后的成虫飞行能力明显降低,这些结果表明成虫产卵后很难再进行迁飞。另外,对1-2日龄成虫飞行12h后的成虫生殖行为和能力进行研究的结果表明,经过飞行后的成虫产卵前期显著短于对照的,而且产卵量及交配率明显提高。因此,1-2日龄成虫飞行有利于稻纵卷叶螟成虫的生殖,这可能是稻纵卷叶螟迁飞后经常暴发成灾的主要原因。
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