捕食性天敌胁迫对棉铃虫发育、行为及生理的影响研究

发布时间：2017-10-10 14:42

  本文关键词：捕食性天敌胁迫对棉铃虫发育、行为及生理的影响研究

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【摘要】：捕食关系是自然界中基本的食物网交互关系,捕食者对猎物直接的取食消耗与间接的胁迫影响共同作用,级联地影响生态系统的属性与功能。迄今为止,捕食者与被捕食者关系的研究主要集中在直接消耗作用方面。研究表明二者间的非消耗性胁迫作用在自然界各类物种中普遍存在,且对被捕食者表型、遗传、种群发展的影响显著而深远。虽日渐引起重视,但在昆虫,特别是陆地生态系统中的代表物种上研究较少,棉铃虫方面的研究信息尚未见报道,因此其研究将为明确此类物种应对捕食者胁迫压力的反应策略与机制提供新线索。本论文以陆地农田生态系统中重要的完全变态类有害昆虫-棉铃虫Helicoverpa armigera作为研究对象,对其设置不同类型的捕食性天敌胁迫处理,观察其在生发发育、繁殖、行为、生理等方面的反应,得到主要结论如下：棉铃虫对两种捕食性天敌-异色瓢虫Harmonia axyridis与丝光椋鸟Sturnus sericeus的捕食胁迫压力具有识别能力,并在多方面表现出显著反应：(1)通过对棉铃虫设置连续三个世代的异色瓢虫胁迫处理,发现棉铃虫幼虫和蛹的发育历期显著缩短,变态提前,变态成功率下降,繁殖量随世代累积有增长趋势；(2)通过对棉铃虫进行整个发育阶段的慢性(长时)异色瓢虫胁迫以及对3龄棉铃虫幼虫进行6个小时的急性(短时)异色瓢虫胁迫处理,荧光定量检测其压力相关蛋白基因hsp70,hsp90,hsc70表达变化,结果发现无论是长时还是短时的胁迫作用都引起了棉铃虫对压力的应激反应,表现为不同程度的上调趋势；(3)通过室外实验观察捕食性鸟胁迫环境中棉铃虫在植株上的行为与分布状态以及通过室内实验检测捕食性鸟胁迫作用对棉铃虫取食量、同类相残行为的影响,发现相对于对照组,胁迫组棉铃虫幼虫更倾向分布于植株的下部、叶心、叶茎等位置,3龄幼虫在植株上动态行为显著多于静态行为,并且在食物充足的条件下,胁迫压力促使棉铃虫增大取食量,而对同类相残引起的棉铃虫种群数量下降不具显著影响；(4)对棉铃虫3龄幼虫进行24小时捕食性鸟胁迫处理,检测三种保护酶-过氧化物酶POD、过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD活性,发现POD与SOD酶活在个别时间点有上调波动。棉铃虫对捕食性天敌非消耗性胁迫压力的反应受到捕食者食源信号、受胁迫发育阶段与受胁迫时长等因素的干扰影响：(1)通过设置不同的捕食者食源,发现瓢虫以棉铃虫卵、幼虫为食的胁迫组蛹重比其他食源胁迫组及对照都显著降低,推测棉铃虫对同源猎物的捕食风险反应更为剧烈；(2)不同时长的胁迫处理棉铃虫应激蛋白的反应不一,热激蛋白基因hsp70与hsp90受到瞬时刺激的反应较为明显,热激同源蛋白基因hsc70受到慢性胁迫刺激的反应更为显著；(3)在棉铃虫发育的不同阶段,对胁迫压力的敏感性也有所差异,如发育进度方面,幼虫受到影响最为显著,成虫最弱,此外,不同世代的胁迫积累,棉铃虫变态成功率、繁殖量的变化亦有较大差别。本论文通过分析棉铃虫对天敌胁迫的应对策略,进一步讨论其对于躲避捕食者伤害的防御意义,维持种群发展的适应性意义,及对生态系统的潜在影响。希望能引起对天敌-猎物互作关系中间接影响的重视,促进理解天敌胁迫对猎物个体行为与种群发展的影响,丰富对生态系统复杂内在关系的认识,进而为寻求害虫防治、生物保护等应用实践的新思路提供一些理论依据。
【关键词】：棉铃虫 非消耗性作用 捕食性天敌 发育 适应性
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S433;S476.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-20
• 1.1 引言8-18
• 1.2 研究目标与意义18-20
• 第一部分 异色瓢虫胁迫棉铃虫20-58
• 第二章 异色瓢虫胁迫三代棉铃虫对其发育与繁殖的影响20-37
• 2.1 引言20-21
• 2.2 材料与方法21-23
• 2.3 结果与分析23-35
• 2.4 讨论与小结35-37
• 第三章 异色瓢虫胁迫对棉铃虫热激蛋白基因表达量的影响37-51
• 3.1 引言37-39
• 3.2 长时胁迫对棉铃虫各发育阶段热激蛋白基因表达量的影响39-46
• 3.3 短时胁迫对棉铃虫三龄幼虫热激蛋白基因表达量的影响46-49
• 3.4 讨论与小结49-51
• 第四章 异色瓢虫取食不同食物对棉铃虫胁迫效果的影响51-58
• 4.1 引言51-52
• 4.2 材料与方法52-53
• 4.3 结果与分析53-56
• 4.4 讨论与小结56-58
• 第二部分 捕食性鸟胁迫棉铃虫58-91
• 第五章 鸟胁迫对棉铃虫低龄幼虫植株上行为与分布的影响58-68
• 5.1 引言58-59
• 5.2 捕食性鸟胁迫对棉铃虫低龄幼虫植株上行为的影响59-63
• 5.3 捕食性鸟胁迫对棉铃虫低龄幼虫植株上分布的影响63-68
• 第六章 鸟胁迫对棉铃虫取食及同类相残行为的影响68-75
• 6.1 引言68-69
• 6.2 捕食性鸟胁迫对棉铃虫幼虫取食行为的影响69-72
• 6.3 捕食性鸟胁迫对棉铃虫幼虫同类相残行为的影响72-75
• 第七章 鸟胁迫对棉铃虫三龄幼虫保护酶活性的影响75-86
• 7.1 引言75-76
• 7.2 材料与方法76-80
• 7.3 结果与分析80-85
• 7.4 讨论与小结85-86
• 第八章 结论与展望86-91
• 8.1 结论86-89
• 8.2 创新点89
• 8.3 展望89-91
• 参考文献91-101
• 致谢101-102
• 作者简历102

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本文编号：1006957