西花蓟马与黄胸蓟马对花卉寄主的适应性比较研究
西花蓟马与黄胸蓟马对花卉寄主的适应性比较研究
【摘要】： 西花蓟马Frankliniella occidentalis属于外来入侵害虫,其寄主广泛,自传入我国以来,在多地暴发成灾。黄胸蓟马Thrips hawaiiensis属于本地栖花害虫,寄主同样较广,在沿海地区芒果上危害严重,近年在多地有其危害的报道。两者在许多植物上具有相似的生态位,尤为喜好危害花卉寄主,且不同花卉上两者具有不同的种群优势,表现出不同的寄主适应性。本文通过田间蓟马嗜食性调查、室内不同嗜食寄主上蓟马种群增长,分析了两种蓟马对不同花卉寄主的适应性;通过对寄主理化性状的差异分析(寄主的颜色、挥发物、次生物质及营养物质等),不同嗜食性寄主转换下,蓟马能源物质(可溶性糖、可溶性蛋白质及脂肪)、解毒酶(细胞色素P450、羧酸酯酶、磷酸酯酶、谷胱甘肽转移酶及乙酰胆碱酯酶)及保护酶(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶及过氧化物酶)的响应差异,探讨两者对寄主不同的理化适应机理。研究结果如下:1蓟马寄主嗜食性调查田间调查发现,西花蓟马与黄胸蓟马同时在21种花卉植物上发生、为害,但表现出不同的寄主嗜食性。玫瑰Rosa rugosa、月季Rosa chinensis及万寿菊Tagetes erecta等3种花卉为西花蓟马的最适宜寄主;栀子花Gardenia jasminoides及八仙花Hydrangea macrophylla等2种花卉为黄胸蓟马的最适宜寄主。两种蓟马分别在玫瑰、栀子花上表现出相反的寄主适合度,而在非洲菊上具有相同的寄主适合度。2蓟马田间种群动态调查及室内种群增长研究(1)蓟马田间种群动态调查2016~2018年间,持续3年定点调查发现,西花蓟马在不同花卉上的种群数量为玫瑰>非洲菊>栀子花,黄胸蓟马为栀子花>非洲菊>玫瑰。3年间,两者在相同花卉寄主上的种群比例虽不同,但大致相似,玫瑰上西花蓟马的种群数量分别是黄胸蓟马的3.56,2.79及3.01倍;非洲菊上,两者的种群数量接近1:1;而栀子花上黄胸蓟马的数量分别是西花蓟马的1.92,2.18及2.11倍。(2)室内蓟马种群增长研究相同起始蓟马种群下,在实验室分别以玫瑰、非洲菊及栀子花3种花瓣作为饲养材料,相同的时间处理下(15,30及45 d),西花蓟马种群数量为玫瑰>非洲菊>栀子花,黄胸蓟马为栀子花>非洲菊>玫瑰。相同寄主上,同一时间(15,30及45 d),西花蓟马在玫瑰上的种群数量高于黄胸蓟马,栀子花上则相反;非洲菊上尽管15 d处理下的西花蓟马种群数量高于黄胸蓟马,但30及45 d处理下,两者的种群数量无显著差异。蓟马在玫瑰、非洲菊和栀子花上的发育历期差异显著,西花蓟马在3种花卉上的发育历期分别为9.38,9.85和10.62 d,黄胸蓟马分别为10.92,10.06和9.69d;两者在不同寄主上的存活率差异显著,西花蓟马在3种寄主上的世代存活率为84.33%,79.00%和74.33%,黄胸蓟马为59.00%,74.00%和80.67%。两种蓟马在3种花卉上的总产卵量也具有显著差异,西花蓟马在玫瑰、非洲菊及栀子花上的总产卵量分别为128.58粒/雌,101.80粒/雌和87.74粒/雌,黄胸蓟马分别为59.88粒/雌,73.80粒/雌和91.38粒/雌。西花蓟马在不同寄主上的净增殖率R0为玫瑰(65.15)>非洲菊(49.09)>栀子花(38.66),黄胸蓟马分别为玫瑰(27.47)<非洲菊(36.84)<栀子花(47.91);不同寄主上两种蓟马的内禀增长率rm具有类似结果。而在相同寄主上,西花蓟马在玫瑰及非洲菊上的发育历期显著低于黄胸蓟马,栀子花上则显著高于后者;玫瑰上西花蓟马的世代存活率显著高于黄胸蓟马,栀子花上则显著低于后者,两者在非洲菊上的存活率无显著差异。西花蓟马在玫瑰及非洲菊上的总产卵量显著高于黄胸蓟马,但两者在栀子花上的总产卵量无显著差异。西花蓟马在玫瑰上的R0和rm显著高于黄胸蓟马,而两者在栀子花上的结果相反;西花蓟马在非洲菊上的R0显著高于黄胸蓟马,但rm与黄胸蓟马无显著差异。3花卉寄主理化性状差异分析(1)寄主颜色、挥发物对蓟马行为反应的影响RGB颜色模型及叶碟法测试发现,西花蓟马对3种花卉的颜色偏好为玫瑰>非洲菊>栀子花,而黄胸蓟马则为栀子花≈非洲菊>玫瑰,说明花卉的颜色对蓟马的寄主选择有重要影响。Y型嗅觉仪及四臂嗅觉仪测定表明,3种花卉的挥发物对西花蓟马的吸引力由强到弱为玫瑰>非洲菊>栀子花,对黄胸蓟马为栀子花>非洲菊>玫瑰。因此,寄主挥发物能为蓟马定位适宜寄主提供重要线索。3种花卉挥发物的成分及含量存在较大差异。在玫瑰、非洲菊及栀子花的挥发物中分别检测到23,16和36种化合物,含量最高的分别为3,5-二甲氧基甲苯(24.94%),反式-3-戊烯-2-酮(52.31%)及L-芳樟醇(52.06%)。(2)花卉营养物质含量测定3种花卉的可溶性糖、可溶性蛋白质及游离氨基酸等营养物质的含量均存在显著差异。可溶性糖在栀子花上含量最高(23.75 mg.g-1),其次为非洲菊(20.67mg.g-1),在玫瑰上最低(12.41 mg.g-1)。可溶性蛋白质及游离氨基酸的含量均在玫瑰上最高,分别为110.04和94.74 mg.g-1;其次为栀子花,分别为78.44和65.33 mg.g-1;在非洲菊上最低,分别为28.77和25.44 mg.g-1。(3)花卉次生物质含量测定单宁酸、黄酮、生物碱及总酚等次生物质的含量在3种寄主间具有不同的显著性差异。非洲菊的单宁酸含量最高(7.01 mg.g-1),其次为栀子花(5.74 mg.g-1),玫瑰上最低(4.66 mg.g-1);不同寄主上总酚的含量同样为非洲菊>栀子花>玫瑰;栀子花上的黄酮含量最高(9.03 mg.g-1),但与非洲菊无显著差异(8.60mg.g-1),玫瑰上最低(2.89 mg.g-1);3种寄主上的生物碱含量无显著差异。(4)花卉细胞液p H值非洲菊花瓣的细胞液p H值最高(5.89),显著高于玫瑰与栀子花,但后两者细胞液的p H值无显著差异。4寄主转换胁迫对蓟马能源物质的影响源于玫瑰的西花蓟马与黄胸蓟马种群,其体内可溶性糖含量均最低(7.43和7.33μg/头),源于栀子花的蓟马种群则最高(8.62和7.58μg/头)。取食不同寄主后,西花蓟马体内可溶性蛋白质含量为玫瑰>非洲菊>栀子花,黄胸蓟马为栀子花>非洲菊>玫瑰。源于玫瑰、非洲菊的西花蓟马种群,其体内的脂肪含量无显著差异,但两者显著高于源于栀子花的西花蓟马种群;源于栀子花与非洲菊的黄胸蓟马种群,其体内的脂肪含量无显著差异,但两者显著高于源于玫瑰的黄胸蓟马种群。在3种花卉的相互短时转换胁迫下(1,3,6,9,12,24及48 h),相较于与对照,两种蓟马的可溶性糖含量具有相似的显著升高或降低;相同处理下,蓟马体内可溶性蛋白质及脂肪含量无显著变化,说明可溶性糖能及时对寄主的转换胁迫作出响应。在寄主多代转换处理下(F1~F4代),在嗜食性较高与较低的寄主相互转换胁迫下,两种蓟马可溶性糖的含量具有相似的升高或降低,但无特定规律。而在嗜食性较强的寄主转移至嗜食性较弱的寄主时,伴随了蓟马体内可溶性蛋白质、脂肪含量的降低,反之则升高。研究结果说明,寄主短时转换处理与多代转换处理下,蓟马不同的能源物质存在响应差异;相同能源物质在两种蓟马间,也存在响应差异。总体上,蓟马在转换寄主上适应2~3代后,其体内能源物质可达到稳定。5蓟马解毒酶、保护酶对寄主转换胁迫的响应源于不同寄主的蓟马种群,西花蓟马的细胞色素P450酶、羧酸酯酶、乙酰胆碱酯酶及谷胱甘肽转移酶等解毒酶的活性由高到低为栀子花>非洲菊>玫瑰,而黄胸蓟马则刚好相反,两种蓟马的磷酸酯酶(ACP/ALP)在不同寄主之间无显著差异。源于不同寄主上的不同保护酶,西花蓟马的超氧化物歧化酶SOD在玫瑰上最高,栀子花上最低;而黄胸蓟马SOD的酶活性在不同寄主之间无显著差异。西花蓟马的过氧化氢酶CAT在不同寄主之间无显著差异,但黄胸蓟马的CAT活性在栀子花上最高,在玫瑰上最低。两种蓟马过氧化物酶POD的活性在不同寄主上均无显著差异。不同嗜食性寄主短时转换胁迫下(1,3,6,9,12,24及48 h),除磷酸酯酶(ACP/ALP)无显著变化外,相同寄主转换下,两种蓟马的其他解毒酶具有不同的活性变化趋势,但无特定规律。寄主多代转换下(F1~F4代),由嗜食性较高的寄主转移至嗜食性较低的寄主时,蓟马解毒酶(磷酸酯酶ACP/ALP除外)的活性逐渐升高;反之则降低。经过1~2、至多3代的适应,蓟马解毒酶的活性可在新寄主上稳定。不同嗜食性寄主短时相互转换胁迫下,两种蓟马的保护酶具有不同活性变化趋势,但无特定规律。寄主多代转换处理下,由嗜食性较高的寄主转移至嗜食性较低的寄主时,两种蓟马的保护酶(POD除外)总体上逐渐降低;反之则逐渐升高。经过1代以上的适应后,蓟马保护酶的活性可在新寄主上稳定。通过以上研究,明确了入侵害虫西花蓟马与本地种黄胸蓟马在寄主嗜食性、寄主适应性等方面的差异,从寄主的理化性状差异、蓟马对寄主转换的生理响应差异阐明了两种蓟马对寄主不同的生理生态学适应机制。研究结果为花卉上蓟马类害虫的重点防治提供了依据,更为探明入侵害虫的成灾机理、预测预报及有效治理等提供了基础资料和理论基础。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
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