【摘要】：自然界中,蟲害與病害往往同時發(fā)生。病毒可通過以植物為媒介間接調控植食性昆蟲的行為、生長發(fā)育以及種群動態(tài)等。此外,病毒還能影響昆蟲與其天敵的互作關系。因此,明確由植物介導的病毒-媒介昆蟲-天敵三級互作關系是利用天敵防控害蟲和病毒病可持續(xù)控制途徑的重要基礎。煙蚜Myzus persicae(Sulzer)是煙草上的主要害蟲,廣泛分布于我國各煙區(qū)。一直以來,對煙蚜的防治主要依賴于化學防治,但長期施用大量農藥,不僅使煙蚜抗藥性增強,而且還能引起環(huán)境污染,給人類健康帶來威脅。由馬鈴薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)引起的馬鈴薯Y病毒病是煙草主要病害之一。煙蚜為PVY的有效傳播介體,對PVY的傳播方式為非持久式。鑒于此,當前對煙草馬鈴薯Y病毒病的防控主要是通過減少田間煙蚜種群數量和限制有翅蚜遷飛范圍來進行。利用化學殺蟲劑防治煙蚜雖能間接縮小PVY的傳播范圍,但煙蚜對其極易產生抗性,考慮到這些局限性,在煙蚜及PVY的防控中尋求綠色環(huán)保的生物防治技術尤為關鍵。煙蚜繭蜂Aphidius gifuensis Ashmaed是煙蚜的一種內寄生性天敵,對煙蚜的控制力極強。由于蚜蟲在刺探取食過程中所傳播的病毒病對寄主植物所造成的危害遠遠超過其自身刺吸寄主汁液的危害。因此,生物防治的目的不僅僅是希望對靶標害蟲起到一定的防控,同時也希望通過對害蟲的控制進而降低病毒病的傳播。截至目前,雖然關于應用煙蚜繭蜂防治煙蚜的研究較多,但煙蚜繭蜂是否可通過對煙蚜的控制進而降低對PVY的擴散涉及較少。要綜合評價煙蚜繭蜂對煙蚜及PVY防控的持續(xù)性,除了對防治效果等方面展開研究外,還應考慮到PVY侵染煙株后對煙蚜及煙蚜繭蜂的影響,明確病毒是否可通過煙蚜為介體進而影響煙蚜繭蜂的行為。據此,本學位論文在利用刺探電位圖譜(electrical penetration graph,EPG)技術結合熒光定量PCR技術研究煙蚜繭蜂對煙蚜取食行為、攜帶PVY含量以及傳播PVY效率等研究的基礎上,通過探究田間煙蚜繭蜂對煙蚜及PVY的控制效應,進一步驗證了煙蚜繭蜂對煙蚜及PVY的防控作用。此外,還研究了PVY侵染煙株對煙蚜刺探取食特性、生物適合度和煙蚜繭蜂適應性的影響,明確了PVY侵染煙株可通過影響煙蚜的取食行為和生命表參數間接對煙蚜繭蜂的適應性產生影響。本學位論文的主要研究結果如下:1煙蚜取食PVY侵染煙株的行為特性及生物適合度采用EPG技術和特定年齡生命表方法,研究了PVY侵染煙株后對煙蚜取食行為及生命表參數的影響。結果表明,煙蚜在感病煙株與健康煙株上刺探取食時均產生9種取食波形,分別為np波、A波、B波、C波、pd波、F波、G波、E1波和E2波。PVY侵染煙株后可顯著影響煙蚜的刺探取食和生物適合度。EPG參數顯示,煙蚜在PVY侵染煙株上非刺探時間(np波)和刺探次數均顯著減少。第1次刺探持續(xù)時間PVY侵染煙株為62.02 min,顯著長于對照煙株的27.37 min。韌皮部階段,煙蚜在感病煙株上分泌唾液的次數和總持續(xù)時間(E1波)均顯著少于對照煙株;而被動吸食汁液(E2波)時間則顯著長于對照煙株。由此可知,PVY侵染煙株后更利于煙蚜對寄主的刺探取食。生命表參數顯示,煙蚜在PVY侵染煙株上的若蟲發(fā)育歷期和平均世代周期(T)均顯著短于對照煙株,而若蟲期存活率則稍高于對照煙株,表明煙株感染PVY后利于煙蚜若蟲期的發(fā)育。但當煙蚜發(fā)育至成蟲后,PVY侵染煙株上雌蚜總產仔前期(TPOP)延長,壽命縮短,此外,繁殖力、內稟增長率(r)和凈增殖率(R0)都顯著低于未帶毒煙株。通過對PVY侵染煙株(接毒12 d)的營養(yǎng)成分進行分析發(fā)現,感病煙株中除蛋氨酸(Met)、組氨酸(His)和脯氨酸(Pro)的含量無明顯變化外,其它14種氨基酸含量均顯著升高。此外,總氨基酸含量和總糖含量PVY侵染煙株也明顯高于對照組煙株。綜合取食行為和生命表參數可知,PVY侵染前期,由于煙株體內氨基酸和糖類含量的增加可提高寄主對煙蚜的適合度,而不利于成蟲期繁殖與存活的原因,推測與煙株感病后期的營養(yǎng)狀況變差有關。2煙蚜繭蜂對煙蚜取食行為及攜毒能力的影響2.1煙蚜繭蜂對煙蚜取食行為的影響以被煙蚜繭蜂寄生時間分別為3、4、5 d的煙蚜為研究對象,未被寄生的煙蚜為對照,利用EPG技術探究了煙蚜繭蜂在不同寄生天數對煙蚜取食行為的影響。結果表明,煙蚜被寄生后,其取食過程中的部分EPG參數與對照組存在差異。刺探路徑階段,寄生煙蚜的刺探次數、短暫刺吸次數均呈先增加后降低的趨勢,寄生4 d時顯著高于對照,而寄生5 d時低于對照。此外,第1次刺探持續(xù)時間寄生煙蚜均顯著短于對照煙蚜。木質部參數顯示,寄生5 d時煙蚜在木質部取食時間(G波)顯著延長,說明煙蚜被寄生后需從寄主中吸食更多的水分以滿足自身機體的需求。韌皮部參數顯示,寄生煙蚜在韌皮部分泌唾液(E1波)所占時間的比例均明顯增加;被動吸食汁液時間(E2波)隨寄生天數的延長而逐漸縮短,但只有當寄生時間為5 d時,差異才達顯著水平。2.2不同寄生時間煙蚜攜帶PVY的含量利用熒光定量PCR技術檢測了不同寄生天數煙蚜攜帶PVY的相對含量。結果表明,煙蚜繭蜂的寄生不能顯著影響煙蚜對PVY的獲取。與寄生煙蚜相比,對照煙蚜飼毒10 min后所攜帶PVY的相對含量最高,為1.48。煙蚜被寄生3、4 d時所攜帶PVY的相對含量略下降,分別為1.38和1.39;寄生5 d時攜帶PVY的含量最少,為1.28。雖然與對照組相比寄生煙蚜飼毒10 min后所攜帶PVY的相對含量均有所減少,但差異未達顯著水平。3煙蚜繭蜂寄生對煙蚜在PVY侵染煙株上取食與傳毒特性的影響以被煙蚜繭蜂寄生5 d的煙蚜為研究對象,利用EPG技術分別測定了寄生煙蚜在PVY侵染煙株與對照煙株上刺探取食的24個EPG指標,其中16個指標反映的是口針到達韌皮部前的刺探行為,8個指標反映了口針在韌皮部內的刺探行為。從非刺探波np指標來看,寄生煙蚜在PVY侵染煙株上np波的總持續(xù)時間略短于對照。另外,刺探過程中,煙蚜口針遇到機械阻力的次數(F波)和總持續(xù)時間PVY侵染煙株也明顯減少。韌皮部階段,寄生煙蚜在感病煙株上分泌唾液時間顯著縮短(E1波);而被動吸食汁液(E2波)時間顯著延長。但與非持久性病毒傳播有關的pd波參數PVY煙株與對照煙株間均無差異。盆栽傳毒結果顯示,煙蚜被寄生5 d時對PVY的傳毒率為22.67%,低于未寄生煙蚜的28.33%,但二者無顯著差異。綜上可知,寄生煙蚜的取食行為在PVY侵染煙株韌皮部可受到影響,但其對PVY的傳毒率未顯著降低。研究結果進一步驗證了煙蚜對PVY的傳播主要與pd波有關,此外,煙蚜繭蜂不能通過抑制煙蚜刺探取食的方式來降低對PVY的傳播。4煙蚜繭蜂對煙蚜取食PVY侵染煙株的適應性研究為明確PVY侵染煙株后是否可通過對煙蚜取食行為或生命表參數等的影響從而間接對煙蚜繭蜂產生影響,研究以PVY侵染煙株繁殖的煙蚜為研究對象,健康煙株繁殖的煙蚜為對照,分別測定了煙蚜繭蜂對兩種煙株所繁殖的煙蚜的適應性。結果表明,PVY侵染煙株后可降低煙蚜繭蜂的適應性。煙蚜繭蜂對PVY侵染煙株上煙蚜的寄生率為33.67%,顯著低于對照煙蚜的64.67%。感病煙株上煙蚜繭蜂成蜂平均存活時間為1.48 d,短于對照組成蜂的2.25 d。另外,PVY侵染煙株上煙蚜繭蜂成蜂個體也小于對照煙株。5煙蚜響應煙蚜繭蜂寄生的生化機制研究測定了被煙蚜繭蜂寄生后煙蚜體內乙酰膽堿酯酶(ACh E)、酸性磷酸酯酶(ACP)、堿性磷酸酯酶(AKP)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)和總超氧化物歧化酶(T-SOD)的活性。結果顯示,煙蚜被寄生后Ach E活性在12、24 h時顯著低于對照組。ACP活性在12、24 h時均顯著升高。AKP活性在4、24、48 h時略低于對照組,而8、12 h時略高于對照組,但差異未達顯著水平。CAT活性在12、24 h時明顯高于對照組。POD活性在4、8、48 h時略下降,但24 h顯著升高。T-SOD活性與對照組相比無顯著性變化。綜上可知,煙蚜繭蜂寄生后對煙蚜體內Ach E活性有抑制作用,對ACP、CAT和POD活性后期具激活作用,而對AKP和T-SOD活性無明顯影響。6煙蚜繭蜂對煙蚜及PVY的田間控制效應研究分別探究了煙蚜繭蜂對重慶3個區(qū)縣的無翅蚜、有翅蚜和PVY的控制效果。結果表明,釋放煙蚜繭蜂對抑制煙蚜種群的增長可起到良好效果,但放蜂前期的防效均相對較低。放蜂10 d時,奉節(jié)和黔江地區(qū)煙蚜繭蜂對無翅蚜的校正防效都為40%左右,而巫山相對較高,為51.09%。說明煙蚜繭蜂對煙蚜的控制效果存在區(qū)域性的特點。煙蚜繭蜂對有翅蚜的控制效果與無翅蚜類似,放蜂前期的校正防效均相對較低,但隨著放蜂時間的延長防效總體上呈上升趨勢,放蜂35 d時最高防效可達60%以上。與對照區(qū)相比,煙草馬鈴薯Y病毒病的發(fā)病率在三個區(qū)縣的放蜂區(qū)均明顯下降,說明煙蚜繭蜂可間接控制PVY的擴散。綜上所述,煙蚜繭蜂寄生煙蚜后可在一定程度上抑制煙蚜的刺探取食。田間釋放煙蚜繭蜂除了能控制煙蚜種群的增長外,還能間接控制PVY的擴散。然而由于PVY侵染煙株后可通過煙蚜為介體對煙蚜繭蜂產生不利影響,推測這些不利因素可間接影響煙蚜繭蜂對煙蚜及PVY的防治。因此,為提高煙蚜繭蜂對煙蚜及蚜傳病毒病的控制效果,建議今后在釋放煙蚜繭蜂前期結合其它防治措施盡量降低田間煙蚜蟲口基數,縮小病毒病的發(fā)病范圍。另外,本學位論文研究還表明,煙蚜繭蜂雖然不能通過抑制煙蚜刺探取食的方式來降低對PVY的傳播,但可通過縮小煙蚜在田間的擴散范圍來降低對PVY的傳播幾率。本學位論文研究結果對于全面揭示自然界中煙蚜繭蜂-煙蚜-PVY三者之間的協(xié)同進化關系具有重要的理論意義,同時在實踐上可為制定利用煙蚜繭蜂防治煙蚜及蚜傳病毒病的治理策略提供新思路。
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【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S435.72;S476

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本文編號：2376461