寄主专化型棉蚜的周年繁殖对策

论文摘要

棉蚜是一种世界性的多食性害虫,由于要适应不同分布区域的各类生态条件,其种群的变异与分化已相当明显。蚜虫的生活史特征(即周年繁殖对策)中存在有性和无性繁殖,并且不同蚜虫种类在繁殖对策上发生了分化,形成了不同生活史类型。现有的研究表明,蚜虫的生活史多样性往往与其所处的地理纬度有关,而没有明确寄主植物是否对生活史有影响。由此,本文以寄主专化型,棉花型和瓜型棉蚜为对象,在有性世代诱导与筛选、抗寒力测定、寄主利用能力评价以及染色体变异等方面,详细阐述了寄主专化型棉蚜在周年繁殖策略上的分化,以期进一步研讨蚜虫生活史的进化及寄主专化性的形成与保持机制。主要结果如下:采用低温和短光照组合(18℃,L:D=8:16)分别对棉花型和瓜型棉蚜进行有性世代的诱导,比较两寄主专化型棉蚜产生有翅蚜、雄性母、雌性母及无翅孤雌蚜的能力。两寄主专化型棉蚜在产生有性世代能力上存在显著差异,表现为棉花型棉蚜在诱导条件下产生有翅蚜、雄性母和雌性母的比率显著高于瓜型棉蚜,并且雌、雄性母蚜产生的时间明显早于瓜型棉蚜。瓜型棉蚜在诱导条件下产生无翅孤雌蚜的比率显著高于棉花型棉蚜。产生性母蚜的棉花型和瓜型棉蚜均可同时生产孤雌胎生后代。寄主型与诱导时间长短对棉蚜有性世代的产生存在互作作用。采于田间的棉花和黄瓜上的棉蚜也表现为棉花上的易产生有性世代,在诱导的第2代中产生性母蚜的比率显著高于黄瓜上棉蚜,并且性母蚜比率在诱导的第2代与第3代间无显著差异;但黄瓜上的棉蚜性母蚜产生比率第3代明显高于第2代。采用室内性蚜诱导方法,对棉花型和瓜型棉蚜大量克隆进行连续多世代的有性世代诱导,发现了瓜型棉蚜种群存在明显的周年繁殖对策(生活史)上的分化,种群由专性孤雌生殖品系(OCU,在诱导条件下仅能进行孤雌生殖,不能产生有性世代)、产雄孤雌品系(MCU,在诱导条件下进行孤雌生殖的同时,仅产生雄性蚜,无雌性蚜产生)及兼性孤雌品系(CU,在诱导条件下既有性蚜产生,也有孤雌蚜产生)所组成。而棉花型棉蚜种群中在诱导条件下仅有产生性蚜的完全周期品系CO存在。通过筛选得到了以上四种繁殖对策品系。对棉花型与瓜型棉蚜的不同繁殖对策品系的抗寒性测定表明,棉花型棉蚜孤雌胎生蚜与瓜型棉蚜孤雌胎生蚜的过冷却点和结冰点存在显著差异,瓜型棉蚜孤雌胎生蚜的过冷却点和结冰点显著低于棉花型棉蚜。瓜型专性孤雌棉蚜的过冷却点和结冰点显著低于棉花型全周期棉蚜、瓜型产雄孤雌蚜和瓜型兼性孤雌蚜。瓜型专性孤雌蚜明显具备以成蚜越冬的潜力。通过寄主转接的方法研究了不同繁殖对策系对不同夏寄主的利用情况,研究发现各繁殖对策系均不能直接利用番茄、甜瓜和豇豆等寄主,表现为仔蚜死亡率很高,并且不能繁殖后代建立种群,但均能利用南瓜寄主,并且以瓜型棉蚜产雄孤雌品系对南瓜寄主的利用能力最强,而以棉花型完全周期型品系最弱。瓜型产雄孤雌品系能直接在棉花寄主上存活与产生后代建立种群,但瓜型兼性孤雌品系却难以直接在棉花上建立种群。在对黄瓜寄主的利用能力上,表现为以瓜型专性孤雌品系最强,瓜型兼性孤雌品系次之,而瓜型产雄孤雌品系最弱。寄主专化型棉蚜的不同繁殖对策系对寄主利用能力上存在一定的分化,瓜型产雄孤雌品系可利用的寄主相对要比专性孤雌品系及兼性孤雌性品系广。在南瓜或西葫芦上连续多代培养,能明显增强棉花型全周期繁殖对策品系棉蚜对南瓜或西葫芦的适应力;但瓜型产雄孤雌品系对南瓜的利用能力不随培养世代的增多而变化,瓜型专性孤雌品系对西葫芦的利用能力也不随培养世代的增多而变化。在南瓜和西葫芦上的经历不会改变四种繁殖对策品系对其原始培养寄主的利用,并且以棉花型完全周期品系对棉花寄主利用最好,瓜型专性孤雌品系对黄瓜寄主利用最好。采用涂片染色法分析寄主专化型棉蚜不同繁殖对策系的染色体组型,结果表明,在棉花型棉蚜完全周期品系、瓜型棉蚜兼性孤雌品系、瓜型棉蚜专性孤雌品系和瓜型棉蚜产雄孤雌品系中染色体存在明显的多态现象,染色体数目有2n=8和2n=9两种;从染色体形态上可以看出,四种繁殖对策系存在染色体结构上的异变,表现为有2n=8正常核型、2n=8 A1和A3易位核型,2n=8 A1和A2易位核型,及2n=9核型。在不同繁殖对策品系棉蚜细胞中,各核型出现的频次不同,正常核型均占绝对优势,A1和A3易位、A1和A2易位核型在瓜型专性孤雌品系及瓜型兼性孤雌品系中所占比例高;瓜型兼性孤雌品系与瓜型专性孤雌品系中还存在少量2n=9的核型,而在棉花型棉蚜完全周期品系及瓜型棉蚜产雄孤雌品系中并没有发现。综上所述,寄主专化型棉蚜存在周年繁殖对策上的明显分化,并且各繁殖对策系在抗寒力、寄主利用等生态适应力及染色体组型上发生了一定程度上的变异。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 蚜虫的生活史类型
• 1.1 完全周期型
• 1.2 不全周期型
• 1.3 产雄型
• 1.4 兼性生活史类型
• 2 引起蚜虫生活史分化的因素
• 3 蚜虫的有性世代
• 3.1 影响性蚜产生的因素
• 3.2 蚜虫的性比
• 3.3 蚜虫的卵及其孵化条件
• 4 蚜虫的抗寒能力
• 5 蚜虫染色体的变异
• 5.1 蚜虫染色体特征及研究方法
• 5.2 蚜虫染色体的多态性
• 6 棉蚜的寄主专化性
• 7 本研究的目的及意义
• 第二章 棉花型和瓜型棉蚜产生有性世代能力的分化
• 1 材料与方法
• 1.1 供试虫源
• 1.2 性蚜诱导方法
• 1.3 不同繁殖对策（生活史对策）品系的筛选
• 1.4 数据处理方法
• 2 结果与分析
• 2.1 棉花型和瓜型棉蚜产生有性世代能力的分化
• 2.1.1 在诱导条件下产生有翅蚜的比率
• 2.1.2 在诱导条件下产生雌性母的比率
• 2.1.3 在诱导条件下产生雄性母的比率
• 2.1.4 在诱导条件下产生无翅孤雌蚜的比率
• 2.2 棉花与黄瓜上棉蚜自然种群产生有性世代能力的分化
• 2.2.1 在诱导条件下有翅蚜产生的比率
• 2.2.2 在诱导条件下产生雄性母能力的比较
• 2.2.3 在诱导条件下产生雌性母能力的比较
• 2.3 棉花型棉蚜与瓜型棉蚜不同繁殖对策（生活史对策）品系的筛选
• 2.4 棉蚜各蚜型的形态特征及交配行为
• 3 讨论
• 第三章 寄主专化型棉蚜的不同繁殖对策品系的抗寒性
• 1 材料与方法
• 1.1 供试棉蚜
• 1.2 过冷却点测定方法
• 1.3 数据处理及分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 棉花型和瓜型棉蚜的抗寒力比较
• 2.2 瓜型棉蚜不同繁殖对策品系的抗寒性比较
• 3 讨论
• 第四章 寄主专化型棉蚜不同繁殖对策品系的寄主利用
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 寄主转接方法
• 1.3 数据处理及分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 不同繁殖对策品系对棉花、黄瓜、豇豆与甜瓜等寄主的利用能力
• 2.1.1 在棉花上的存活率与繁殖力
• 2.1.2 在黄瓜上的存活率与繁殖力
• 2.1.3 在豇豆Vigna radiate上的存活率与繁殖力
• 2.1.4 在番茄Lycopersicon esculentum上的存活率与繁殖力
• 2.1.5 在甜瓜Cucumis melo上的存活率与繁殖力
• 2.1.6 在南瓜Cucurbita moschata和西葫芦C.pepo上的存活率与繁殖力
• 2.2 继代饲养对不同繁殖对策系的寄主利用能力影响
• 2.2.1 不同繁殖对策品系在南瓜上连续4代的繁殖力和内禀增长率
• 2.2.2 不同繁殖对策品系在西葫芦上连续4代的繁殖力和内禀增长率
• 2.2.3 南瓜上培养一代和三代的不同繁殖对策系对棉花和黄瓜的利用能力
• 2.2.4 西葫芦上培养一代和三代的不同繁殖对策系对棉花和黄瓜的利用能力
• 2.2.5 棉花型棉蚜完全周期品系与棉花上棉蚜自然种群的孤雌胎生蚜经南瓜寄主培养一代、三代后对西葫芦的利用能力
• 3 讨论
• 第五章 寄主专化型棉蚜不同繁殖对策品系的染色体组型分析
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 棉蚜染体色玻片的制备方法
• 1.2.1 染色剂的配制
• 1.2.2 染色体玻片的制备
• 1.3 染色体组型的观察
• 2 结果与分析
• 2.1 棉蚜染色体组型
• 2.2 不同繁殖对策品系棉蚜的染色体组型
• 3 讨论
• 第六章 全文主要结论
• 1 主要结论
• 2 创新点
• 参考文献
• 致谢