饥饿胁迫下麦长管蚜的繁殖适应性

发布时间：2020-06-12 06:06

【摘要】：麦长管蚜Sitobion avenae是麦类作物上重要的世界性害虫,是我国大多数麦区麦蚜的优势种。有翅蚜在长距离的被动迁飞过程中,由于寄主定位延迟很可能使其面临短时间的饥饿胁迫。为明确迁飞性蚜虫在寄主定位延迟过程中可能的繁殖适应性策略,本研究采用生物学、行为学和生理学方法和技术,研究饥饿胁迫对麦长管蚜有翅成蚜卵巢发育、寿命及其后代发育和繁殖的潜在影响,在此基础上,通过EPG技术结合分泌蜜露量测定分析饥饿不同时间麦长管蚜恢复寄主后的取食行为,并采用酶联免疫法测定饥饿胁迫下蜕皮激素滴度变化,主要研究结果如下:(1)以正常取食为对照,研究饥饿不同时间麦长管蚜的卵巢发育及其对寿命和繁殖的影响。结果表明,解剖的所有饥饿组和取食组麦长管蚜均包含2个卵巢/雌,呈对称发育,每个卵巢包含5条卵巢小管。随羽化后时间增加,取食组所产后代的数量逐渐增加,卵巢中胚胎总数量逐渐减少;羽化后24 h之内,成熟胚胎数量和最大胚胎体积快速增加,羽化后24~144 h,两者均保持在较小范围内波动。与取食组相比,饥饿期间蚜虫极少产仔,羽化后24~144 h胚胎总数量无显著变化,但成熟胚胎数量和卵巢小管中最大胚胎体积显著增加。饥饿胁迫下麦长管蚜的寿命与其总产仔量之间表现出显著正相关性;随饥饿时间增加,寿命和产仔量均显著降低,但死亡后体内所含成熟胚胎数量显著增加。这些结果表明,饥饿胁迫下麦长管蚜以寿命和潜在繁殖力为代价继续较大胚胎发育。(2)以正常取食为对照,研究麦长管蚜有翅成蚜饥饿经历的母代效应。结果表明,饥饿不同时间麦长管蚜存活率低于羽化后同一时间取食个体;饥饿期间蚜虫很少产仔,但恢复取食24 h之内所产后代的数量高于羽化后同一时间取食个体。随母代饥饿时间增加,恢复寄主24 h之内所产后代的体积显著减小;母蚜饥饿≥96 h,后代体积显著小于羽化后同一时间取食个体。所产后代在正常取食条件下单头饲养,随母代饥饿时间增加其发育历期显著延长,饥饿120 h和144 h恢复寄主后24 h之内所产后代的发育历期相比于羽化后同一时间取食个体分别延迟15.1%和15.8%,达到显著差异水平。但母代饥饿经历并未影响恢复寄主24 h之内所产后代的无翅蚜率、存活率、寿命以及产仔量。以上结果说明,麦长管蚜有翅成蚜根据食物异质性变化扩散后代,饥饿胁迫下所产的较小后代,在有利环境条件下能持续发育和繁殖。(3)饥饿胁迫明显影响了麦长管蚜恢复寄主后的取食行为。饥饿不同时间恢复寄主后,在木质部主动吸取水分的(G波)持续时间高于羽化后同一时间取食对照个体,与其快速恢复水分平衡有关;随羽化后饥饿时间增加,恢复寄主后主动分泌水溶性唾液到筛管中的活动时间(E1波)的持续时间显著增加;口针在筛管中被动取食韧皮部汁液时间(E2波)与饥饿时间有关,羽化后饥饿24~72 h,E2波的持续时间高于羽化后同一时间取食对照个体,并分泌相对较多的糖分蜜露,而羽化后饥饿120~144 h,则显著低于羽化后同一时间取食对照个体,分泌相对较少的糖分蜜露,表明取食能力在逐渐下降。相关性分析表明,蜜露分泌量随E2波的总持续时间增加而增加。(4)无论饥饿组还是取食组,麦长管蚜体内蜕皮激素滴度随羽化后时间增加而显著增加;但饥饿个体蜕皮激素滴度显著高于羽化后同一时间取食个体;随饥饿程度增加,每条卵巢小管包含3~4个胚胎,较小胚胎仍然存在;羽化后饥饿72 h,前肠开始收缩,中肠直径减小,表皮细胞数量减少,表明肠道通透性增加,饥饿120 h后现象较为明显,这可能与饥饿胁迫下蜕皮激素滴度的增加诱导肠道组织细胞的凋亡有关。繁殖生理的改变是昆虫应对营养缺乏的有效手段。饥饿胁迫下麦长管蚜以寿命和潜在繁殖力为代价继续当前胚胎的发育。尽管饥饿经历造成有翅成蚜自身较高的死亡率,但这些来自不利环境条件下的存活个体,一旦恢复适合寄主会在短时间内表现出比取食个体较高的繁殖率,而且这些初产时的较小后代在有利环境条件下能继续发育和繁殖,说明蚜虫执行灵活发育和繁殖适应策略,根据食物异质性从时间和空间上扩散后代。饥饿不同时间麦长管蚜恢复寄主后存在取食行为和表现出显著较高的蜕皮激素滴度可能是麦长管蚜应对饥饿胁迫的适应性特征。这种适应性可能在蚜虫定位寄主植物并建立新群体过程中对种群延续至关重要,并且对麦长管蚜的综合治理和进一步揭示蚜虫饥饿胁迫下的繁殖适应性研究打下基础。
【图文】：

麦长管蚜,饥饿,有翅蚜,成熟胚

P < 0.001，Fig. 2-4），表明麦长管蚜存在未产完成熟胚胎前趋向于死亡的现象。图2-4 饥饿胁迫下麦长管蚜有翅蚜死亡后体内所含成熟胚胎数量Fig. 2-4 Effects of starvation on the number of mature embryos after the death of the mother of alateSitobion avenae adults under different treatments.注：图中数值为平均值+标准误；图柱上不同星号表示经过Duncan氏多重比较差异显著（P < 0.05）。Notes: Data in the figure are means + SE. Bars with different letters show significant differences amongvarious treatments (P < 0.05) by Duncan’s multiple range test.2.3 讨论饥饿是自然界许多昆虫经常面临的普遍现象，是昆虫卵母细胞吸收的主要诱因（Belland Bohm 1975）。研究表明绝大多数昆虫饥饿胁迫下选择吸收卵巢小管中最大卵母细胞或特定发育阶段卵母细胞，导致卵母细胞数量和卵承载量降低（Lūsis 1963；14

饥饿,寄主,麦长管蚜,存活率

有翅成蚜饥饿不同时间的存活率（a）以及恢复寄主24 h之内所产al rate (a) of different starvation time of the alate Sitobion avenae aduproduced within 24 h (b) after recovering food.均值+标准误，图柱上星号表示羽化后同一时间的取食与饥饿个验：* P < 0.05，，** P < 0.01）。图3-2，3-3和3-4同。 figure were means + SE. The asterisk above bar indicates significantd aphids at the same stage after emergence (Student’s t test: * P < 0.05, 3-3, and 3-4.有翅成蚜经历饥饿对后代大小及其发育和繁殖的影响饥饿时间增加，恢复寄主24 h之内初产后代的体积显著减羽化后不同时间取食个体的后代体积未表现出显著差异（18
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S435.12

【参考文献】