【摘要】：桃蚜Myzus persicae(Sulzer),為半翅目蚜科瘤蚜屬的一種蚜蟲,是世界范圍內(nèi)的重大害蟲,每年給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大損失。桃蚜為典型的多食性害蟲,內(nèi)共生菌在其轉寄主危害及利用不同寄主植物過程中起重要作用。本研究旨在探討桃蚜體內(nèi)共生菌種類及種群隨寄主植物營養(yǎng)改變而發(fā)生的變化,并對共生菌賦予宿主昆蟲潛在的作用進行研究,為開發(fā)以昆蟲共生菌為靶標的新型害蟲防治策略提供理論依據(jù)。首先,對不同地區(qū)不同寄主植物及不同蚜型桃蚜體內(nèi)共生菌的多樣性進行研究。結果顯示,不同地區(qū)不同寄主植物上不同蚜型桃蚜體內(nèi)初生共生菌Buchnera aphidicola16S rRNA基因部分序列高度一致。次生共生菌的感染狀況與蚜蟲所處的地理環(huán)境及蚜型密切相關,除了遼寧甘藍上桃蚜未感染次生共生菌外,廣州甘藍和煙草上、北京桃樹上和山西桃樹上采集的孤雌桃蚜只感染一種次生共生菌Wolbachia,且感染率較低;陜西楊凌地區(qū)桃樹上孤雌蚜未感染次生共生菌,其它植物上采集的孤雌桃蚜所有個體都感染次生共生菌Serratia symbiotica,而茄子上80%的孤雌桃蚜還感染次生共生菌Wolbachia。桃樹桃蚜體內(nèi)次生共生菌感染狀況隨蚜型變化明顯,有翅孤雌蚜、無翅孤雌蚜、雄蚜和雌性蚜體內(nèi)均沒有檢測到次生共生菌,越冬卵內(nèi)有Arsenophonus、干雌感染有Wolbachia、干母則表現(xiàn)為S.symbiotica和Arsenophonus共感染,說明無性生殖可以保持蚜蟲體內(nèi)共生菌的穩(wěn)定遺傳,而有性生殖則可能實現(xiàn)次生共生菌的交換,也可能導致其丟失。在不同的環(huán)境選擇壓下桃蚜可能感染不同次生共生菌或對已經(jīng)感染的次生共生菌菌群進行調(diào)控。寄主植物的氮營養(yǎng)品質(zhì)是限制桃蚜在新寄主上傳播和暴發(fā)的重要因素之一。不同寄主植物體內(nèi)總游離氨基酸和必需氨基酸含量不同,韌皮部汁液中的氨基酸組成不平衡,主要以非必需氨基酸為主,氮營養(yǎng)品質(zhì)(必需氨基酸百分含量)較低,不同植物間氮營養(yǎng)品質(zhì)不同。將實驗室長期飼養(yǎng)在甘藍上的桃蚜種群轉移到另外三種新寄主植物茄子、煙草和菠菜上,發(fā)現(xiàn)桃蚜在氮營養(yǎng)品質(zhì)高的寄主植物上表現(xiàn)好,轉寄主后桃蚜體內(nèi)初生共生菌豐度與寄主植物葉片韌皮部汁液中氮營養(yǎng)品質(zhì)成正相關。說明B.aphidicola的種群增長受食物中可獲得氮營養(yǎng)的影響。桃蚜短期(一周)取食不同植物均能夠不同程度地改善植物韌皮部氮營養(yǎng)品質(zhì),顯著降低桃蚜種群體內(nèi)初生共生菌B.aphidicola的含量,室內(nèi)長期飼養(yǎng)在甘藍、茄子、煙草和菠菜上的桃蚜種群體內(nèi)次生共生菌S.symbiotica含量與轉移到新寄主上取食十天的桃蚜相比顯著提高,可能賦予蚜蟲種群對環(huán)境的適合度。在一定范圍內(nèi),蚜蟲在人工飼料上的表現(xiàn)隨氮營養(yǎng)品質(zhì)的提高而增加。兩個桃蚜種群(楊凌種群和遼寧種群)和兩個豌豆蚜種群(甘肅種群和云南種群)在正常人工飼料配比C(糖含量15%,氨基酸濃度178.7 mM,必需氨基酸比例39%)及平衡人工飼料配比D(必需氨基酸比例50%左右)上表現(xiàn)較好,累積蛻皮率和存活率最高,體重最重;在氮營養(yǎng)品質(zhì)較低(必需氨基酸比例低于正常飼料)的兩個飼料配方A和B上表現(xiàn)較差,累積蛻皮率和存活率都較低,體重最輕。在一定范圍內(nèi),桃蚜兩個克隆體內(nèi)B.aphidicola含量與飼料中必需氨基酸比例成正相關,而豌豆蚜兩個克隆沒有表現(xiàn)出這樣的規(guī)律,說明共生菌在對蚜蟲營養(yǎng)調(diào)節(jié)方面的作用在不同蚜蟲種間有很大差異。桃蚜蜜露中的氨基酸組成譜反映了人工飼料中的氨基酸組成譜,桃蚜兩個種群蜜露中各氨基酸比例與飼料中成正相關。蜜露中的糖類物質(zhì)主要是果糖、葡萄糖、蔗糖、海藻糖,松三糖豐度很低。次生共生菌S.symbiotica對桃蚜生殖產(chǎn)生有利影響,增加桃蚜的日繁殖率,對桃蚜發(fā)育產(chǎn)生不利作用,延緩若蟲的發(fā)育。次生共生菌S.symbiotica對提高桃蚜防御兩種寄生蜂短翅蚜小蜂和煙蚜繭蜂的抗性不同,該菌可以幫助桃蚜抵御短翅蚜小蜂,主要降低產(chǎn)卵及蛹羽化,說明該共生菌不僅賦予宿主桃蚜對短翅蚜小蜂的抗性,而且也影響寄生蜂在蚜蟲體內(nèi)的羽化,而所有檢測指標均沒有表現(xiàn)出S.symbiotica幫助宿主昆蟲抵御煙蚜繭蜂。2日齡桃蚜受37.5oC高溫熱激后,該次生共生菌能夠明顯縮短蚜蟲發(fā)育時間,增加蚜蟲的繁殖力。綜上所述,桃蚜體內(nèi)初生共生菌B.aphidicola以高度保守的方式穩(wěn)定傳播,通過菌群變化參與調(diào)節(jié)桃蚜對含不同氮營養(yǎng)的植物的適應;而次生共生菌的感染狀態(tài)與桃蚜所處地理環(huán)境及蚜型有關,次生共生菌S.symbiotica協(xié)助桃蚜抵御短翅蚜小蜂和高溫從而提高桃蚜在植物上的適合度。
【圖文】：

圖 1-1 蚜蟲中可遺傳共生菌的系統(tǒng)進化關系。（圖片來源：Oliver et al. 2010）。Fig. 1-1 Phylogenetic distribution of heritable endosymbionts in aphids. (from Oliver et al. 2010).抗菌肽機制 大部分共生菌屬于革蘭氏陰性菌（Gram-negative bacteria），它們的侵染能夠激活昆蟲的 Imd 信號途徑，誘導抗菌肽產(chǎn)生。玉米象甲（Sitophilus）的抗菌肽甲

Arsenophonus sp.，，α-變形菌綱的 Rickettsia（又稱 pea aphid Rickettsia, PAR, S 型共生菌）、Wolbachia 及柔膜菌綱 mollicutes 的 Spiroplasma（Ferrari et al. 2012; Russell et al. 2013;Martinez et al. 2014）。蚜蟲的次生共生菌存在于血淋巴中，共生菌胞周圍的鞘細胞中，或脂肪體、肌肉組織、神經(jīng)組織、腸道及不含初生共生菌的共生菌胞中，見圖 1-2（Moranet al. 2008; Oliver et al. 2010）。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S433


本文編號：2562499