化学信息物质对棉蚜-红火蚁共生体系的行为调控

发布时间：2020-05-18 18:48

【摘要】：棉蚜(Aphis gossypii Glover)是一种世界范围的多食性农业害虫,它的寄主广泛并能传播植物病毒。红火蚁(Solenopsis invicta Buren)是一种入侵性极强的危险性害虫。在自然界中,红火蚁喜欢与棉蚜等排泄蜜露的半翅目昆虫共同生活在一起,即蚜-蚁互惠现象。棉蚜向红火蚁提供高糖分的蜜露,红火蚁保护棉蚜免受天敌捕食和寄生。共生的蚂蚁可以通过化学、触觉等信号调控蚜虫种群数量和扩散,而化学信号在生物之间的调控作用研究甚少。本研究以棉蚜和红火蚁为研究对象。在实验室构建了棉花-棉蚜-红火蚁体系,研究在红火蚁存在的条件下棉蚜种群数量的变化以及棉蚜的聚集现象。其次通过对红火蚁浸提物分析,进一步鉴定能够引起棉蚜行为变化的红火蚁化学信息物质。最后,模拟共生试验来验证红火蚁浸提物的成分对棉蚜的影响。通过测试红火蚁对棉花挥发物的嗅觉和行为反应,判断红火蚁可能会利用棉蚜为害的棉花释放的挥发物来定位棉蚜。研究结果如下:1.在蚜-蚁共生试验中,非共生体系中棉蚜数量一直增长,而共生体系中棉蚜数量先增长后趋于平稳。棉蚜都有聚集在叶片背面的现象,但共生体系更明显。而且在共生体系中蚜虫还会聚集在棉花茎上。因此可以看出红火蚁能显著促进棉蚜的聚集,且在叶片和茎秆上更显著。2.在红火蚁的行为试验中,红火蚁浸提物和跟踪信息素流分都可以显著降低棉蚜的爬行速度,跟踪信息素流分中的Z,E-α-法尼烯和E,E-α-法尼烯也可以显著降低棉蚜的爬行速度。使用EAG测定棉蚜的触角电位反应,记录了棉蚜触角对红火蚁不同化学信息物质的反应,与行为试验结果相对应,红火蚁浸提物、跟踪信息素流分、Z,E-α-法尼烯和E,E-α-法尼烯都可以引起棉蚜触角电位反应。3.红火蚁浸提物的跟踪信息素流分对棉蚜的扩散有影响,因此使用红火蚁浸提物中的成分代替红火蚁做行为试验,但结果显示棉蚜总数并没有明显增加,而且棉蚜并没有在茎上形成聚集。4.“Y”管行为实验结果表明受害棉花较健康棉花对红火蚁工蚁具有极显著的引诱效果;红火蚁对棉蚜诱导的9种挥发物成分的EAG反应随着浓度升高而升高,在100μg/μL剂量时EAG反应值最大;其中,工蚁对水杨酸甲酯和6-甲基-5-庚烯-2-酮这两个化合物反应最强。在行为选择实验中,化合物水杨酸甲酯、6-甲基-5-庚烯-2-酮和DMNT对红火蚁工蚁均具有显著的引诱效果。综上所述,在蚜-蚁共生体系中,有红火蚁的参与可以促使棉蚜的聚集,并且棉蚜的数量也有显著增加。化合物替代红火蚁的试验结果表明这些化学信息物质可能无法完全取代红火蚁在共生关系中的作用。棉蚜诱导的棉花挥发物中水杨酸甲酯和6-甲基-5-庚烯-2-酮对红火蚁有显著的引诱效果,这2种化合物可能在红火蚁定位棉蚜、建立共生关系中起着关键的作用。
【图文】：

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伤棉蚜口器和身体其他部位。24 h 待蚜虫稳定后蚜虫没有减少就进行下一步试验，若蚜虫数量减验。组每个棉苗装置中放入 1.0 g 红火蚁。取一个一上手套，选取一巢蚂蚁较多的巢穴，将滤纸条放入时取出，将蚂蚁刮入杯子中。称量 1.0 g 蚂蚁，璃皿反扣在底部，内放一块加水的脱脂棉作为人提供水和糖。定期为蚂蚁补充水分和糖水，，并提供每天 3 个时间段（9:00；15:00；21:00）观察植聚集情况，拍照记录。观察到蚂蚁和蚜虫之间信或驱赶蚜虫活动时，也拍照记录下来。从第一天虫总数及其在棉花不同位置上的数量变化，周期部位包括：茎；茎基部；叶柄;叶的正面和反面（重

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图 2-2 棉蚜种群数量和在棉苗上的空间分布Fig. 2-2 Population dynamics and distribution patterns of cotton aphids对照组 Control 为没有红火蚁的植株，处理组（Ants included）为在装置中添加红火蚁A：纵坐标为棉蚜在试验装置内的数量；B：纵坐标为棉蚜在棉苗茎上数量；C：叶片背面正面棉蚜数量比；D：有无红火蚁情况下，第 7 d 时棉蚜在茎上聚集现象，Control 为没有火蚁，Interaction 表示存在红火蚁；*，P<0.05，表示对照和处理之间存在显著性差异2.5 小结与讨论通过试验发现了共生条件下蚜虫会有明显的聚集现象，且蚜虫的数量也会一个峰值。共生体系中的红火蚁不仅在单位时间内提高了蚜虫的种群数量，并在限制蚜虫移动速度的同时，还可以通过物理的和化学的多种方式限制有翅蚜产生和扩散[59, 60, 67, 68]，限制蚜虫寻找新的生境，从而将蚜虫控制在一个范围内可能正是由于蚂蚁的这种限制，蚜虫在寄主植物的某些区域产生了聚集现象。且聚集之后蚜虫的产蜜地点也相对集中，这样也方便红火蚁的取食。与蚂蚁共的半翅目昆虫出现聚集的现象在其它系统中也有报道，蚜虫的聚集方便了蚂蚁食蜜露和对蚜虫的管理[84-88]。聚集的蚜虫显然对蚂蚁种群有利，而扩散的蚜虫
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S433

【参考文献】