甜菜夜蛾与藜科植物互作关系研究

论文摘要

甜菜夜蛾寄主广、为害重、抗药性极强，是难治理的世界性重大农业害虫之一。近年该虫在我国及世界许多地区的为害仍呈加重的趋势。全面了解甜菜夜蛾与其寄主的互作关系，有助于探索和发展防治该虫的新措施。本文以藜科两个亚科的6种植物—十字花科3种蔬菜一甜菜夜蛾Spodoptera exigua（Hübner）中国杭州种群为研究对象，从行为学、生物学和植物化学等方面，较系统地研究了甜菜夜蛾与藜科植物的互作关系。研究结果如下：（1）甜菜夜蛾对藜科植物的产卵和取食嗜好室内产卵选择试验结果表明：在藜科蔬菜（叶甜菜、菠菜、无翅猪毛菜）和藜科杂草（藜、小藜和盐地碱蓬）之间，成虫产卵嗜好藜科蔬菜，而在藜科蔬菜之间或藜科杂草之间，成虫的产卵嗜好性相似；在藜科蔬菜与十字花科蔬菜（白菜和萝卜）之间，成虫产卵嗜好藜科蔬菜，而在藜科杂草和十字花科蔬菜（白菜和萝卜）之间，成虫的产卵嗜好性相似，在藜科植物和甘蓝之间，成虫明显嗜好前者。室内取食选择试验结果表明：在藜科植物（叶甜菜、菠菜、藜和小藜）和十字花科蔬菜（白菜、甘蓝和萝卜）之间，幼虫取食嗜好性相似；但在盐地碱蓬和十字花科蔬菜（白菜、甘蓝和萝卜）之间，幼虫取食明显嗜好后者。（2）甜菜夜蛾成虫经历对其产卵行为的影响行为学试验结果表明，甜菜夜蛾具有较强的学习行为，成虫期经历可诱导其产卵习性和产卵嗜好性的改变。初羽化成虫无论经历嗜好寄主小藜还是非寄主早熟禾，在笼壁上的着卵量均下降，而在植物上的着卵量均增加。在藜科植物与十字花科蔬菜的产卵选择试验中，成虫经历了萝卜、白菜后，在叶甜菜与白菜、萝卜之间的产卵嗜好性相似，对萝卜、白菜的产卵嗜好增强，而成虫经历甘蓝后，虽然对甘蓝的产卵嗜好性有所提高，但仍表现出对藜科植物的明显嗜好。在非选择产卵试验中，初羽化成虫接触非寄主植物一定时间后，能在非寄主植物上产卵，且随着接触时间的延长，产卵量增加，但在非寄主植物上的产卵量显著低于在寄主植物上的产卵量。（3）藜科植物对甜菜夜蛾生物学特性的影响分别测试了甜菜夜蛾实验室种群取食5种藜科植物（叶甜菜、菠菜、小藜、藜和盐地碱蓬）与甜菜夜蛾田间种群取食小藜和藜的生物学特性。结果表明：在不同藜科植物之间，取食藜科杂草的甜菜夜蛾适合度低于取食藜科蔬菜的，其中取食菠菜的甜菜夜蛾个体适合度最高，取食盐地碱蓬的适合度最低；取食2种藜科杂草的甜菜夜蛾田间种群的各项生物学特性均比取食2种杂草的实验室种群的略高，但两者之间差异不显著。（4）藜科杂草的诱虫作用在网室将小藜分别与甘蓝植株和白菜植株间种，测试了小藜对甜菜夜蛾产卵的引诱作用。结果表明，甜菜夜蛾在小藜上的单株产卵量和有卵株率均显著高于在甘蓝上的单株产卵量和有卵株率，小藜在甘蓝作物中对甜菜夜蛾产卵有较强的引诱力。小藜在白菜作物中对甜菜夜蛾的产卵引诱力略高于白菜。（5）藜科植物挥发物的提取鉴定利用同时蒸馏萃取法（SDE）、固相微萃取法（SPME）和动态抽气吸附法提取5种藜科植物（叶甜菜、菠菜、藜、小藜和盐地碱蓬）植株的挥发物；其中用动态抽气吸附法分别提取了健康和机械损伤处理的藜科植物挥发物，用SPME（100μm PDMS）分别提取了健康、机械损伤、虫害和升温处理的藜科植物挥发物。通过Agilent GC（6890N）-MS（5973N）对挥发物组分进行了分离和鉴定。结果显示：SDE法提取的5种藜科植物挥发物的主要成分基本相似，初步鉴定的5种植物共有组分（藜科科特征气味的组分）为16种，分属于醛类、酮类、醇类、烃类、酚类、酸类等，以醛类和酮类为主；相对含量较高的组分为苯乙醛、植醇、β-紫罗酮、十六酸，其次为反-2-己烯醛、苯甲醛、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚，6，10，14-三甲基-2-十五酮和（E）-6，10-二甲基-2-酮-5，9-十一二烯。SPME和动态吸附法的提取结果比较相似，但与SDE法的提取结果有一定差异，两种方法分别捕集到的藜科科特征气味的组分主要为醇类、萜品类、酮类和酯类，其中共有组分为4种。试验结果表明，不同提取方法所得结果有一定差异，不同条件下藜科植物释放的挥发物在种类和含量上存在差异，光照、升温、机械损伤和虫害后，某些藜科植物挥发物组分的释放量增加。初步推测，SDE提取方法捕集到的藜科植物植株挥发物的主要成分中苯乙醛、苯甲醛、壬醛、（E）-2-己烯醛，SPME法的α-石竹烯和石竹烯，SPME和动态吸附法共有的顺-3-己烯-戊酸酯、（Z）-3-己烯醇乙酸等可能是其活性成分，它们与其他成分组成藜科植物特定的化学指纹图谱，对甜菜夜蛾产生较强的引诱作用。本论文研究结果为甜菜夜蛾综合治理中合理开发利用藜科植物资源，发展甜菜夜蛾无公害治理的新方法提供了基础信息和理论依据。本研究主要的创新内容和结果：（1）证实了藜科两个亚科的植物对甜菜夜蛾具有较强的引诱作用，明确了甜菜夜蛾在藜科杂草上的适合度比在藜科蔬菜上的低，初步证明小藜等藜科植物具有作为甜菜夜蛾诱虫植物的可行性。（2）明确甜菜夜蛾具有较强的学习行为，初羽化成虫的经历能改变其产卵习性和产卵嗜好性，同时初羽化成虫接触非寄主植物一定时间后，能在非寄主植物上产卵。（3）用多种方法提取了藜科植物挥发性化合物，并对不同条件下藜科植物释放的挥发物进行了提取，通过GC-MS进行鉴定，明确了藜科植物挥发物组分，探讨了藜科植物诱蛾的化学机制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述及研究目的
• 1 甜菜夜蛾与藜科植物的互作关系研究进展
• 1.1 甜菜夜蛾寄主偏嗜性和趋化性
• 1.1.1 寄主偏嗜性
• 1.1.1.1 对某些蔬菜等经济作物的嗜好
• 1.1.1.2 对某些田间杂草的嗜好
• 1.1.2 趋化性
• 1.1.2.1 对性信息素的趋性
• 1.1.2.2 对植物挥发物的趋性
• 1.1.2.3 对寄主挥发物和性信息素混合物的趋性
• 1.2 藜科植物研究概述
• 1.2.1 分类和分布
• 1.2.2 生物学特性和用途
• 1.2.3 次生化学物质
• 1.2.3.1 常见非挥发性次生化学物质
• 1.2.3.2 植物蜕皮激素
• 1.2.3.3 挥发性次生化学物质
• 1.3 甜菜夜蛾与藜科植物的互作关系
• 1.3.1 甜菜夜蛾的藜科寄主
• 1.3.2 甜菜夜蛾对藜科植物的嗜好性
• 2 植物挥发物的分析方法
• 2.1 植物挥发物的的收集和提取
• 2.1.1 同时蒸馏萃取
• 2.1.2 动态气体吸附法
• 2.1.3 固相微萃取
• 2.1.4 超临界二氧化碳萃取
• 2.2 挥发物成分的分离和鉴定
• 3 研究的目的、内容和技术路线
• 3.1 研究目的
• 3.2 研究内容
• 3.3 技术路线
• 第二章 基本材料与方法
• 1 供试植物
• 1.1 藜科植物
• 1.2 十字花科蔬菜
• 2 供试昆虫
• 3 主要实验设备和仪器
• 4 化学试剂
• 5 试验数据的统计分析
• 第三章 甜菜夜蛾在藜科植物和十字花科蔬菜之间的寄主选择性
• 1 材料与方法
• 1.1 供试植物
• 1.2 供试甜菜夜蛾
• 1.3 试验方法
• 1.3.1 成虫在藜科植物之间的产卵选择性
• 1.3.2 成虫在藜科植物和十字花科蔬菜之间的产卵选择性
• 1.3.3 幼虫在藜科植物和十字花科蔬菜之间的的取食选择性
• 1.4 试验数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 甜菜夜蛾成虫在藜科植物之间的产卵选择性
• 2.2 甜菜夜蛾成虫在藜科植物和十字花科蔬菜之间的产卵选择性
• 2.3 甜菜夜蛾幼虫在藜科植物和十字花科蔬菜之间的取食选择性
• 3 讨论
• 第四章 甜菜夜蛾自身经历对其产卵行为的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 供试植物
• 1.2 供试甜菜夜蛾
• 1.3 试验方法
• 1.3.1 甜菜夜蛾的产卵习性及经历对其的影响
• 1.3.2 经历对甜菜夜蛾在寄主植物间产卵选择性的影响
• 1.3.3 甜菜夜蛾在非寄主植物上的产卵行为
• 1.4 试验数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 甜菜夜蛾的产卵习性及经历对其的影响
• 2.2 经历对甜菜夜蛾在寄主植物间产卵嗜好性的影响
• 2.3 甜菜夜蛾在非寄主植物上的产卵行为
• 3 讨论
• 第五章 藜科植物对甜菜夜蛾生物学特性的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 供试植物
• 1.2 供试甜菜夜蛾
• 1.3 试验方法
• 1.3.1 室内以藜科植物饲养的甜菜夜蛾的生物学特性
• 1.3.2 田间取食藜科杂草的甜菜夜蛾的生物学特性
• 1.4 试验数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 室内以藜科植物饲养的甜菜夜蛾的生物学特性
• 2.2 田间取食藜科杂草的甜菜夜蛾的生物学特性
• 3 讨论
• 第六章 藜科杂草小藜对甜菜夜蛾的引诱作用
• 1 材料与方法
• 1.1 供试植物
• 1.2 供试甜菜夜蛾成虫
• 1.3 试验设计与方法
• 1.4 试验数据分析
• 2 结果与分析
• 2.1 小藜在大棚内甘蓝作物中的诱虫作用
• 2.2 小藜在大棚内白菜作物中的诱虫作用
• 3 讨论
• 第七章 藜科植物挥发物的提取、分离和鉴定
• 1 材料与方法
• 1.1 供试藜科植物
• 1.2 试验仪器与设备
• 1.3 试剂
• 1.4 挥发物的提取
• 1.4.1 同时蒸馏萃取
• 1.4.2 动态气体吸附法
• 1.4.3 固相微萃取
• 1.5 挥发物成分的分析鉴定
• 2 结果与分析
• 2.1 同时蒸馏萃取（SDE）提取的挥发物成分的鉴定
• 2.2 动态抽气吸附法提取的挥发物成分的鉴定
• 2.3 固相微萃取法（SPME）提取的挥发物成分的鉴定
• 3 讨论
• 第八章 总讨论
• 1 藜科植物对甜菜夜蛾的引诱作用
• 2 甜菜夜蛾的学习行为
• 3 甜菜夜蛾在藜科植物上的生物学特性
• 4 藜科植物的科特征挥发物
• 5 有待进一步研究的几个问题
• 6 主要创新点及其意义
• 参考文献
• 附录一 博士期间发表的论文