寄主植物对二化螟寄生和感病的影响及其机制研究

发布时间：2020-07-08 15:29

【摘要】：二化螟(Chilo suppressalis Walker)属鳞翅目(Lepidoptera),草螟蛾科(Crambidae),是水稻和茭白的主要害虫之一。目前化学药剂是防治该害虫的主要方法,虽然效果直接、见效快,但化学药剂的大量使用不仅破坏农田生态环境,而且造成二化螟抗药性逐年增加。在本研究中我们调查了水稻和茭白(包括野生茭白)越冬代二化螟的种群密度,比较了二化螟两种寄主群体的生物学特性、以及感病和寄生率的差异,并鉴定了主要致死生物因子的种类。在研究过程中发现二化螟的优势寄生蜂为二化螟盘绒茧蜂(Cotesia chilonis),且寄生率在两群体之间差异巨大。因此,我们对寄生率差异产生的原因进行了深入解析。主要结果如下:1.水稻和茭白越冬代二化螟种群密度和生物学特性比较茭白和水稻越冬代二化螟种群密度差异较大,水稻田二化螟种群密度在7.74头/m~2-12.42头/m~2之间;而茭白田二化螟种群密度在3.34头/m~2-4.66头/m~2之间。茭白种群从3月5日开始化蛹,持续至4月底,3月22日化蛹率超过50%;而水稻种群在3月底才开始化蛹,同样持续至4月底,4月13日化蛹率超过50%;茭白种群于3月10日左右开始羽化,一直持续到4月中旬,4月初羽化率超过50%;水稻种群4月3日开始羽化,持续至5月初,4月21日羽化率超过50%。综上所述茭白种群的化蛹和羽化时期比水稻提前15至20天。茭白和水稻种群越冬代二化螟体型相差较大,经测定发现两类型之间的平均雌蛹重有极显著差异(p0.01),茭白种群雌蛹平均蛹重大约是水稻雌蛹的2倍;茭白种群的平均雄重也显著大于水稻种群(p0.01),大约为水稻雄蛹的1.5倍;水稻种群性比约为1♀:1♂,茭白种群性比约为3♀:2♂。2.茭白和水稻二化螟种群寄生率与寄生蜂种类鉴定2017年从湖北省武汉市茭白田和水稻田中分别采集越冬代二化螟幼虫312头和711头,其中水稻种群寄生率12.24%,而茭白种群寄生率为0%;2018年在3个地区调查到的茭白种群平均寄生率为1.01%、水稻种群的平均寄生率为11.30%。两年调查的结果一致,越冬代二化螟水稻种群寄生率显著高于茭白种群(p0.01)。采用分子方法共鉴定出6种寄生蜂,其中5种为单寄生蜂,分别是稻纵卷叶螟黑折脉茧蜂Cardiochiles fuscipennis、Campopleginae sp1、Campopleginae sp2、二化螟小腹茧蜂Microgaster russata;1种为多寄生蜂,即二化螟盘绒茧蜂Cotesia chilonis。二化螟盘绒茧蜂为二化螟的优势寄生蜂,对其触角进行扫描电镜观察,发现二化螟盘绒茧蜂触角有7种感器,其中腔锥形感器是首次在二化螟盘绒茧蜂触角上发现。3.二化螟幼虫田间感病率与球孢白僵菌高致病菌株筛选通过对2017、2018年的越冬代二化螟的感病率进行调查,发现感病死亡率大约在18%左右,不同年份、不同地区和不同寄主植物上的二化螟幼虫感病率没有显著差异(p0.05)。18S rDNA测序结果显示,白僵菌(Beauveria bassiana)为主要致病菌,占90%以上。从越冬代二化螟僵虫中共筛选到5株产孢量大的菌株,并对这5个菌株的产孢量、平均生长速率和致病效果率进行了对比,结果显示除菌株HCR_2产孢量较低外(4.97×10~7个/cm~2),其余4个菌株的产孢量均在11×10~7个/cm~2以上;5个菌株的平均生长速率均没有差异,为2.5mm/d左右;HCW_5菌株对二化螟3龄幼虫的致病力最强,死亡率为90%;其次是LXR_1菌株和WHR_1菌株,死亡率分别为86%和79%,HCR_2菌株造成的幼虫死亡率为68%,LXW_2致病力最低,致死率仅为48%。综合看来,菌株HCW_5和菌株LXR_1对3龄二化螟的致死率分别为90%和86%,且产孢量较高,具有良好的生物防治潜能和应用价值。4.二化螟盘绒茧蜂在茭白和水稻田中寄生率差异的原因研究我们从二化螟盘绒茧蜂定位寄主(对植物的气味反应)、寄生过程以及寄生后寄生蜂幼虫发育三个方面研究了寄生率在水稻和茭白二化螟种群之间存在差异的原因。通过Y型嗅觉仪试验发现二化螟盘绒茧蜂对水稻田和茭白田泥土气味没有趋性差异(p0.05);二化螟盘绒茧蜂对植株、虫粪、植物诱导挥发物和二化螟幼虫有明显的趋性(p0.05),但在两种植物之间没有表现出显著差异(p0.05),表明两种群寄生率差异不是寄主定向中的气味物质造成的,我们还发现寄生蜂幼虫发育状况在取食不同植物的二化螟幼虫体内也没有差异(p0.05)。通过对寄生率和茎秆粗细的关系研究表明,在一定的茎秆直径范围内,寄生率与茎秆直径呈显著负相关(r~2=0.832,p0.001),意味着二化螟钻蛀的茎秆越细,被寄生率越高。我们认为二化螟在直径较大的茭白茎秆中隐藏较深,寄生蜂无法接触到二化螟,这是造成茭白和水稻二化螟被寄生率产生差异的主要原因。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S435.112.1
【图文】：

种群密度,茭白,二化螟,越冬代

p<0.05）；采用 GraphPad Prism 5 作图软件进行作图和图形编辑。结果与分析越冬代二化螟种群密度湖南临湘、湖北武汉、湖北汉川三地各选择两块相邻的水稻田和野生茭白冬代种群密度调查，各田块越冬代二化螟种群密度如下，LX_R 田块：10；LX_W 田块：4.52 头/m2；WH_R 田块：12.42 头/m2；WH_W 田块：3.48HC_R 田块：7.67 头/m2；HC_W 田块：4.73 头/m2。调查结果如图 2-1 所示表明：水稻田越冬大二化螟种群密度均显著大于野生茭白田越冬代二化螟水稻田在水稻生长过程中多次施用农药，而野生茭白田未施用过任何化学C_R 种群密度显著小于 HN_R 和 WH_R 种群，而这三个茭白种群之间的虫有显著差异（p >0.05，one-wayANOVA）。

化蛹,茭白,种群,越冬代

华中农业大学 2019 届硕士研究生学位（毕业）论文和野茭白越冬代种群二化螟化蛹、羽化进度对比个种群化蛹进度的观察，可以看出，茭白种群 3 月 5 日开始期在 3 月 25 日左右；茭白种群 3 月 20 日到 3 月 25 日之间稻种群在 4 月 10 日到 4 月 15 日之间超过半数完成化蛹；部完成化蛹，而水稻种群化蛹终期为 5 月 5 日左右。相同地生茭白田块中的越冬代二化螟的化蛹时间间隔 20 天左右，为 40 天左右，茭白种群的化蛹持续时间为 30 天左右（见图

羽化进度,茭白,种群,越冬代

图 2-3 水稻和野茭白二化螟越冬代种群羽化进度对比。WH_W 种群的羽化始期最早，为 3 月13 日，记为第 0 天；A 为雌性成虫的羽化进度；B 为雄性成虫的羽化进度；R=水稻种群，W=茭白种群；LX=湖南省临湘市；WH=湖北省武汉市；HC=湖北省汉川市。Fig. 2-3 Comparison of eclosion progress of each overwintering population of C. suppresalis. Theearliest emergence of WH_W population was on March 13, which was recorded as day 0;Ais theprogress of female adult emergence; B is the progress of male adult emergence; R=rice, W=water-oat;LX=Linxiang, Hunan Province; WH=Wuhan, Hubei Province; HC=Hanchuan, Hubei Province.各越冬代二化螟羽化进度见图 2-3，A 为各越冬代二化螟种群雌虫的羽化进度对比，B 为雄虫的羽化进度对比；各种群二化螟从化蛹到羽化的时间都为 10 天左右；无论是雌虫还是雄虫，三个地区的茭白种群羽化时间均早于水稻种群，约提前20 天左右。尽管采集的地点不同，但相同寄主植物的越冬代二化螟种群的羽化进度基本一致；越冬代茭白种群羽化时间在 3 月 13 日到 4 月 20 日之间，4 月 5 日超过半数完成羽化；越冬代水稻种群羽化时间在 4 月 5 日到 5 月 15 之间，4 月 25 日超

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