【摘要】：棉鈴蟲Helicoverpa armigera和煙青蟲Helicoverpa assulta(又名煙草夜蛾)是兩種近緣昆蟲,同屬于鱗翅目夜蛾科(Lepidoptera:Noctuidae),在實(shí)驗(yàn)室條件下可交配產(chǎn)下可育的后代。棉鈴蟲為多食性昆蟲,是我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)害蟲。煙青蟲為寡食性昆蟲,主要取食茄科植物的煙草和辣椒。那么,這兩種近緣種昆蟲食性差異的原因是什么呢?寄主植物中的激食素和拒食劑分別在這兩種昆蟲取食選擇行為過程中的作用是什么?本研究以多食性的棉鈴蟲和寡食性的煙青蟲幼蟲為材料,利用兩項(xiàng)葉碟法比較兩種昆蟲幼蟲對(duì)以蔗糖為代表的“激食素”、以黑芥子苷為代表的“拒食劑”及兩種化學(xué)物質(zhì)不同濃度混合物處理葉碟的取食選擇行為,利用單感受器記錄法測(cè)定幼蟲的味覺受體神經(jīng)元對(duì)蔗糖、黑芥子苷及其不同濃度混合物的味覺敏感性,以揭示多食性的棉鈴蟲和寡食性的煙青蟲幼蟲對(duì)不同濃度“激食素”和“拒食劑”取食選擇行為權(quán)衡(trade-off)的差異及其味覺感受機(jī)制:1.蔗糖和黑芥子苷對(duì)棉鈴蟲與煙青蟲幼蟲取食選擇行為的影響在行為學(xué)水平上,利用二項(xiàng)葉碟法比較了棉鈴蟲與煙青蟲幼蟲對(duì)蔗糖與黑芥子苷以及兩種物質(zhì)混合物的取食選擇行為,結(jié)果表明:(1)無論是多食性的棉鈴蟲還是寡食性的煙青蟲,蔗糖處理的葉碟可以顯著促進(jìn)幼蟲的趨向取食。與寡食性的棉鈴蟲相比,蔗糖顯著誘導(dǎo)棉鈴蟲幼蟲取食選擇的最低濃度閾值高于誘導(dǎo)煙青蟲的最低濃度閾值;(2)無論是多食性的棉鈴蟲還是寡食性的煙青蟲,黑芥子苷處理的葉碟可以顯著抑制幼蟲的趨向取食,且黑芥子苷抑制兩種昆蟲的最低閾值濃度相近;(3)比較兩種昆蟲對(duì)蔗糖和黑芥子苷混合液處理葉碟的取食選擇行為,混合物對(duì)兩種昆蟲幼蟲取食行為的影響均呈現(xiàn)濃度依賴的動(dòng)態(tài)變化模式。一定濃度的蔗糖能夠“抵消”黑芥子苷對(duì)幼蟲取食的“抑制”效應(yīng),當(dāng)混合物中黑芥子濃度恒定時(shí),隨著混合物中蔗糖濃度的升高,幼蟲對(duì)混合物處理的葉碟由“拒食”向“趨向”的取食方向轉(zhuǎn)變;(4)相反,混合物中一定濃度的黑芥子苷能夠“抵消”蔗糖對(duì)幼蟲取食的“激食”效應(yīng),當(dāng)混合物中蔗糖濃度恒定時(shí),隨著混合物中黑芥子苷濃度的升高,幼蟲對(duì)混合物處理的葉碟由“趨向”取食向“拒食”方向轉(zhuǎn)變;(5)相對(duì)地,混合物中蔗糖對(duì)煙青蟲幼蟲取食行為的影響高于蔗糖對(duì)棉鈴蟲幼蟲取食行為的影響,而混合物中黑芥子苷對(duì)棉鈴蟲幼蟲取食行為的影響高于黑芥子苷對(duì)煙青蟲的影響;2.蔗糖和黑芥子苷對(duì)棉鈴蟲和煙青蟲幼蟲味覺感受的影響利用單感受器法測(cè)定棉鈴蟲和煙青蟲幼蟲口器下顎外顎葉上的味覺側(cè)栓錐感受器對(duì)蔗糖和黑芥子苷以及兩種物質(zhì)混合物的電生理反應(yīng),結(jié)果表明:(1)兩Helicoverpa昆蟲幼蟲側(cè)栓錐感器均存在一個(gè)對(duì)蔗糖敏感的味覺受體神經(jīng)元和一個(gè)對(duì)黑芥子苷敏感的神經(jīng)元,側(cè)栓錐感器對(duì)兩種物質(zhì)的電生理反應(yīng)均呈正比例的濃度梯度反應(yīng)模式;(2)比較兩種昆蟲對(duì)單一物質(zhì)的電生理反應(yīng),煙青蟲側(cè)栓錐感器對(duì)蔗糖的敏感性略高于棉鈴蟲,而棉鈴蟲側(cè)栓錐感器內(nèi)的味覺神經(jīng)元對(duì)黑芥子苷的敏感性高于煙青蟲;(3)比較兩種昆蟲對(duì)不同濃度的蔗糖和黑芥子苷混合物的電生理反應(yīng)。結(jié)果顯示對(duì)于兩種昆蟲,一定濃度的黑芥子苷能夠抑制幼蟲對(duì)蔗糖敏感的受體神經(jīng)元活性;而一定濃度的蔗糖能夠抑制幼蟲對(duì)黑芥子苷敏感的受體神經(jīng)元活性;(4)比較混合物中黑芥子苷對(duì)兩種昆蟲蔗糖敏感神經(jīng)元活性的“抑制”效應(yīng),黑芥子苷對(duì)棉鈴蟲蔗糖敏感神經(jīng)元的抑制作用略高于煙青蟲;(5)比較混合物中蔗糖對(duì)兩種昆蟲黑芥子苷敏感神經(jīng)元活性的“抑制”效應(yīng),蔗糖對(duì)煙青蟲黑芥子苷敏感神經(jīng)元的抑制作用高于棉鈴蟲;3.兩種昆蟲對(duì)蔗糖和黑芥子苷取食行為和味覺反應(yīng)的綜合比較本研究顯示,無論是行為反應(yīng)還是味覺受體神經(jīng)元的敏感性,單一的蔗糖或黑芥子苷或者蔗糖和黑芥子苷的混合物對(duì)棉鈴蟲和煙青蟲幼蟲的取食行為影響的趨勢(shì)和味覺感受影響的趨勢(shì)是一致的,所不同的是兩種物質(zhì)對(duì)兩種昆蟲影響的程度不同。黑芥子苷對(duì)多食性棉鈴蟲的影響高于寡食性的煙青蟲,而蔗糖對(duì)寡食性煙青蟲的影響高于多食性的棉鈴蟲。進(jìn)一步,這些研究結(jié)果表明,兩種昆蟲幼蟲對(duì)蔗糖和黑芥子苷的取食選擇行為是建立在幼蟲對(duì)這些物質(zhì)的味覺感受基礎(chǔ)之上�？傊�,本研究揭示了不同食性的近緣種昆蟲對(duì)“激食素”和“拒食劑”取食的“權(quán)衡”及其味覺感受機(jī)制,為我們進(jìn)一步了解昆蟲味覺、行為、食性的進(jìn)化及利用味覺控制害蟲提供了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S433
【圖文】：

于兩者的營(yíng)養(yǎng)，繁殖，擴(kuò)散等需求有著密切的聯(lián)系，因此植食性昆蟲與植物之間形成了相互作用協(xié)同進(jìn)化的關(guān)系（Ehrlich and Raven, 1964；欽俊德 & 王琛柱，2001）。植物逐漸對(duì)昆蟲建立起包括組成抗性與誘導(dǎo)抗性兩種有效的防御應(yīng)答機(jī)制（劉志源等，2012；婁永根和程家安，1997; Meri Cabrera et al., 2018），而植食性昆蟲對(duì)植物也存在著從行為到生理等一系列方面的適應(yīng)，是其生存及繁衍后代的基礎(chǔ)（閆鳳鳴，2011）。1.1.1 植食性昆蟲對(duì)植物的利用多年來，昆蟲與植物的關(guān)系一直是生態(tài)學(xué)和進(jìn)化學(xué)研究的熱點(diǎn)，而植食性昆蟲作為經(jīng)濟(jì)作物害蟲的重要性，也為該領(lǐng)域的研究工作提供了動(dòng)力（Bernays and Chapman, 1994; Steinbauer, 2018）在植食性昆蟲與植物的關(guān)系中，最重要的是昆蟲對(duì)植物的取食關(guān)系。植食性昆蟲對(duì)植物的取食基本能夠滿足昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育所需的全部營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。植食性昆蟲所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與哺乳動(dòng)物類似，主要有碳水化合物，蛋白質(zhì)及游離的氨基酸，脂類物質(zhì)，甾醇、維生素以及其他礦物質(zhì)。雖然不同物種昆蟲所需的基本營(yíng)養(yǎng)成分基本一致，但物種間對(duì)不同營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求量有著很大的差異（House, 1962）。如歐洲粉蝶 Pieris brassicae 主要直接利用植物中的蔗糖，而家蠶 Bombyx mori 能夠利用桑葉中的部分纖維素作為營(yíng)養(yǎng)來源（Kozhantshiov, 1938）。

能夠顯著誘導(dǎo)野生型德國(guó)小蠊的取食行為；但是野生型的德國(guó)小蠊在取食含有葡萄糖的餌一段時(shí)間后，葡萄糖成為其取食的“拒食劑”（deterrent），其感覺系統(tǒng)對(duì)葡萄糖的感受發(fā)生改葡萄糖不僅能夠刺激苦味神經(jīng)元的活性，也能抑制糖受體神經(jīng)元的活性，從而在行為上能夠拒含葡萄糖的毒餌（Wadakatsumata et al., 2013）。有毒的化學(xué)物質(zhì)也能夠被昆蟲利用。鱗翅目燈蛾科(Lepidoptera: Arctiidae)的兩種昆蟲幼Grammia geneura 和 Estigmene acrea，被寄生蟲感染后對(duì)特定有毒的植物化學(xué)物質(zhì)吡咯里西啶物堿（pyrrolizidine alkaloids）的味覺感受活性增強(qiáng)，在極低的濃度下幼蟲也能識(shí)別到這種物質(zhì)從而在功能上起到刺激取食的作用，而這種物質(zhì)能夠起到對(duì)寄生蟲的化學(xué)防御作用（BernaysSinger, 2005）。1.2 昆蟲味覺在昆蟲與植物關(guān)系中的作用視覺、嗅覺、觸覺和味覺等感覺系統(tǒng)在昆蟲的寄主尋找、定位和產(chǎn)卵等行為過程中起著重的作用。一般認(rèn)為，昆蟲遠(yuǎn)距離定向寄主主要依靠視覺和嗅覺，近距離接觸時(shí)則由味覺和觸覺導(dǎo)。當(dāng)昆蟲找到植物后，若植物的揮發(fā)性物質(zhì)能夠刺激昆蟲取食，昆蟲會(huì)進(jìn)入初嘗階段，此時(shí)蟲味覺感受系統(tǒng)中特異性的味覺受體能夠感受并識(shí)別植物的特異次生代謝物質(zhì)，從而決定是否續(xù)、大量地取食，或者交配和產(chǎn)卵，如圖 1.2 所示（陸宴輝，2008）。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2736560