松异舟蛾Thaumetopoea pityocampa种群遗传分化及其卵寄生性天敌的研究

论文摘要

松异舟蛾（Thaumetopoea pityocampa）属鳞翅目（Lepidoptera）舟蛾科（Notondontidae）,是欧洲南部、地中海地区和北非分布最广、危害最重的一种森林害虫。该虫能够危害几乎所有品种的松树（Pinus spp.）和雪松（Cerrus spp.）,可以对森林造成严重危害,导致森林生长衰弱,甚至死亡,并且它的毒毛会使人畜严重过敏而对人畜的健康造成危害。近年来,由于全球变暖,气温普遍升高,其发生范围日益扩大,不断向高纬度和高海拔地区扩散,在一些过去没有分布的地区爆发成灾,危害加重,因而受到欧洲地区的广泛重视。本研究以该害虫为研究对象,利用微卫星分子标记技术（SSR）研究了不同地理种群松异舟蛾的种群分化和遗传结构,研究了松异舟蛾种群遗传结构的变化,寄主植物、高原等地理屏障对其扩散的影响以及其扩散路线等:通过对法国阿尔卑斯地区不同扩散区域采集的卵块的培育、观察、解剖和统计分析,研究了松异舟蛾的卵寄生蜂。以期达到寻找利用自然天敌控制其危害,了解其扩散规律,制订控制对策的目的。得到的主要结论如下:建立了松异舟蛾SSR多态性分子标记体系。全面应用了松异舟蛾SSR分析的5对微卫星引物（pp07、pp40、pp42、pp53、pp55）,探索出了松异舟蛾PCR反应条件,建立了松异舟蛾种群群体遗传结构多态性检测的SSR指纹标记体系。利用SSR分子标记技术研究了法国松异舟蛾不同地理种群的遗传结构。应用微卫星标记技术在大范围内进行了松异舟蛾不同地理种群的研究,结果证实,从遗传角度看,南部种群遗传变化最多,而北部种群变化最少;全部种群均为Mardy-Weinberg平衡,即种群是随机交配的,未经父系关系、选种、飘移、迁徙等处理过程;不同区域种群间的最小的遗传差异是在Hasparren和Pierroton之间的0.082%,最大的遗传差异是在Beaune和Dry之间的36%,并且遗传距离和地理距离之间存在极强的关联。利用SSR分子标记技术研究了法国松异舟蛾寄主生物型种群的遗传结构。通过测试松异舟蛾在不同寄主的遗传结构,证明各组间的变异性为1%,同一组的种群间的变异性为5%,同时同一地点或自然条件类似地点、不同寄主上的种群之间的Fst值非常低,如从阿尔卑斯松上采集的Villerouge种群和从海岸松采集的Villerouge种群之间的Fst=0.001,非常小,另外两个Osseja种群间的Fst值也仅为0.004,说明不同寄主上的松异舟蛾遗传变异很小。这一结果表明,该虫取食的寄主不能促使遗传变异。松异舟蛾为无寄主生物型。由此也可以得出结论,该虫对所有寄主的适应性都好,所以在制订害虫控制策略,改变目前能够适宜栽培的寄主没有意义。在评估害虫扩散风险时,凡是有这些寄主的地区都有发生的危险。确定了法国中央高原对于松异舟蛾扩散的地理屏障作用。通过供试的五个SSR标记确认了种群之间的遗传差异是按照彼此分开的距离的不同而变化的。南部种群变化最多,而北部种群变化最少。而中央高原起到重要的隔断作用,是抑制松异舟蛾向北扩散的天然屏障,但在中央高原在Orl（?）at和Chantenay之间至少存在一条自东部向北部迁徙的通道。中央高原分隔成两大独立的扩散通道。该虫从遗传最多变的法国南方种群起始,扩散进入法国北方。该虫的分布能力较之文献描述的强,未来存在快速扩散的危险性。初步确定了迁徙大通道。了解迁徙过程对确定害虫的治理方法具有重要意义,中央高原形成的屏障将两大基因流分隔开来:西部平原和罗纳峡谷—索恩峡谷系。最终形成法国北部的两大迁徙通道。它们目前是各自独立的,彼此间几乎没有交流,仅西部种群对在中央大区北部形成迁徙带起到了很大的作用。确定了松异舟蛾卵寄生蜂的种类及其优势种。通过对法国阿尔卑斯山松异舟蛾分布的核心区、扩散中区和扩散前沿区三个不同区域9个地点采集的229个卵块的培育、解剖、鉴定研究,确定松异舟蛾卵期的寄生性天敌主要有三种,即赤眼蜂（Tricogrammesspp）、跳小蜂（Ooencyrtus pityocampae）、松异舟蛾卵啮小蜂（Baryscapus servadeii）,但赤眼蜂数量很小。后两种是优势种,可以加以开发利用。确定了卵块的大小在不同扩散区域没有变化,不会影响天敌的寄生。确定了松异舟蛾不同扩散区域卵寄生蜂种群数量的变化。松异舟蛾卵寄生性天敌是重要的自然控制因素,最高寄生率达到17%。但天敌种群数量在新扩散区较低,由核心区的最高17%,下降到扩散前沿区的0.9%。与害虫种群相比有明显的滞后现象,符合一般天敌跟随现象的规律与害虫入侵生物学的基本规律。同时受天敌等因素的影响,不同区域幼虫孵化率也有明显的不同,新扩散区的孵化率93.2%要明显高于核心区的72.5%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.1.1 松异舟蛾的分布范围
• 1.1.2 松异舟蛾的生物学特性
• 1.1.3 寄主树木及其受害情况
• 1.1.4 对人畜健康的危害
• 1.1.5 监测方法
• 1.1.6 防治方法
• 1.2 分子生物学技术及其在昆虫分子生态研究中的应用
• 1.2.1 主要分子生物学技术方法
• 1.2.2 在昆虫分子生态学研究中的应用
• 1.3 立题背景
• 1.4 本研究拟解决的问题和创新点
• 1.4.1 本研究拟解决的问题
• 1.4.2 创新点
• 1.5 本研究技术路线
• 第二章 松异舟蛾微卫星（SSR）反应体系建立
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 供试昆虫
• 2.2.2 供试药剂
• 2.2.3 主要供试设备
• 2.2.4 试验方法
• 第三章 法国松异舟蛾地理种群遗传结构及遗传分化研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 供试材料
• 3.1.2 供试设备与试剂
• 3.1.3 方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 微卫星标记的特性
• 3.2.2 种群的遗传差异
• 3.3 结论与讨论
• 3.3.1 中央高原的地理屏障作用
• 3.3.2 不存在寄主效应
• 3.3.3 讨论
• 第四章 法国中央高原屏障对松异舟蛾遗传结构的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 样本的选择
• 4.1.2 种群采样
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 标记的特性
• 4.2.2 种群的遗传变异性
• 4.3 结论与讨论
• 4.3.1 中央高原地理屏障作用的确定
• 4.3.2 迁徙大通道的确定
• 4.3.3 未来扩散风险的评估
• 第五章 松异舟蛾不同扩散区域卵寄生天敌的研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 材料来源
• 5.1.2 研究方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 卵块长度统计结果分析
• 5.2.2 寄生率统计结果与分析
• 5.2.3 不同区域卵孵化为幼虫比例统计分析
• 5.2.4 主要寄生性天敌种类及数量分布结果与分析
• 5.2.5 卵寄生性天敌未完成发育情况的研究
• 5.3 结论与讨论
• 5.3.1 不同区域的松异舟蛾卵寄生率存在差异
• 5.3.2 松异舟蛾主要卵寄生性天敌种类
• 5.3.3 松异舟蛾卵主要寄生性天敌的未完成发育现象
• 第六章 结论与讨论
• 6.1 主要结论
• 6.1.1 建立了松异舟蛾SSR多态性分子标记体系
• 6.1.2 利用SSR分子标记技术研究了法国松异舟蛾不同地理种群的遗传结构
• 6.1.3 利用SSR分子标记技术研究了法国松异舟蛾寄主生物型种群的遗传结构
• 6.1.4 确定了法国中央高原对于松异舟蛾扩散的地理屏障作用
• 6.1.5 迁徙大通道的估计
• 6.1.6 确定了松异舟蛾卵寄生蜂的种类及其优势种
• 6.1.7 确定了松异舟蛾不同扩散区域卵寄生蜂种群数量的变化
• 6.2 讨论
• 6.2.1 关于卵寄生蜂的未完成发育问题
• 6.2.2 关于未来扩散风险的评估
• 6.2.3 今后研究设想
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录