四种竹笋夜蛾生态适应机制研究

发布时间：2017-05-03 04:14

  本文关键词：四种竹笋夜蛾生态适应机制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：竹笋夜蛾是我国重要的竹林笋期害虫之一,在我国研究报道的竹笋夜蛾主要有基夜蛾(Kumasia kumaso(Sugi))、笋秀夜蛾(Apamea apameoides(Draudt))、竹笋禾夜蛾(Oligia vulgaris(Butler))及萨夜蛾(Sapporia repetita(Butler))四种。四种竹笋夜蛾均钻蛀取食竹笋,属寡食性昆虫,生活史及生物学特性极其相似,且生态位严重重叠,在时间、空间和营养等资源利用上存在激烈竞争。为了回答四种竹笋夜蛾是采取何种生存对策以规避物种在资源和空间上的激烈竞争及四种竹笋夜蛾是否存在同域物种进化现象等关键的生物学问题,本研究比较了四种竹笋夜蛾形态学差异,分析了其遗传分化基础及生态位策略,对比研究了幼虫取食和成虫产卵行为,主要结论如下:(1)基夜蛾在卵形态、幼虫体色和雌雄生殖器形态上与其他3种竹笋夜蛾形态差异较大;笋秀夜蛾卵壳表面有纵纹,与余下2种竹笋夜蛾卵有明显差异。除基夜蛾外,余下3种夜蛾幼虫体表背线和亚背线形态有差异,趾钩、臀棘、翅脉和雌雄外生殖器形态差异不显著。结果显示,这四种竹笋夜蛾形态较为接近,仅基夜蛾差异较大。结果表明,形态学分化研究结果表明,四种竹笋夜蛾由于生态适应产生的种群分化,在形态上并未发生显著性分化,为四种竹笋夜蛾由同域物种分化而来提供形态学支持。(2)本研究克隆了四种竹笋夜蛾线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(mt DNA COⅠ)基因5'端709 bp片段序列,分析了四种竹笋夜蛾mt DNA COⅠ基因序列片段的碱基组成及特点。四种竹笋夜蛾及其比对昆虫的碱基T、C、A、G平均含量分别为39.5%,14.8%,31.9%,14.6%。序列中A+T的含量显著高于G+C的含量,四种竹笋夜蛾密码子不同位点上的碱基组成特点与所有比对昆虫mt DNA COⅠ基因片段碱基组成特点一致,且密码子第2位点的A+T含量显著高于第1位点和第3位点含量。碱基使用显著倾向于T(AT平均偏倚度为-0.1171);不同昆虫mt DNA COⅠ基因序列间的平均遗传距离为0.055。四种竹笋夜蛾中,萨夜蛾与其他3种夜蛾的种间遗传距离大于所有比对昆虫间的平均种间距离,而其他3种竹笋夜蛾种间遗传距离则接近所有比对昆虫的种内距离(0.002)。系统进化分析显示,四种竹笋夜蛾中,萨夜蛾与秀夜蛾属(Apamea)多种昆虫亲缘关系最近,与其他三种竹笋夜蛾亲缘关系较远,其他三种夜蛾则属于同一个进化群,亲缘关系非常接近,与Enargia属Lithophane hemina(EU768944.1)和Ufeus faunus(GU828860.1)分属在同一个进化群。四种竹笋夜蛾中,除萨夜蛾外,其他三种竹笋夜蛾mt DNA COⅠ基因亲缘关系很近,属于近缘种,建议归为同属。本研究表明,经过不同的生态适应后,四种竹笋夜蛾遗传分化差异不显著。研究结果同时为四种竹笋夜蛾的同域物种进化假设提供可论证的遗传基础。(3)四种竹笋夜蛾的时间生态位、营养生态位的研究结果表明发生时间差异是竹笋夜蛾规避竞争的一种方式,在浙江安吉,笋秀夜蛾时间生态位最宽,种群密度最大,充分利用时间资源,避免争夺资源。基夜蛾和竹笋禾夜蛾种群密度呈现下降趋势,且发生严重生态位重叠和种间竞争。在广东怀集,萨夜蛾时间生态位最宽,萨夜蛾与基夜蛾生态位发生重叠,生态位相似比例和种间竞争系数均较高,说明二者在资源利用上发生重叠和竞争。四种竹笋夜蛾的营养生态位宽度依次为:基夜蛾笋秀夜蛾竹笋禾夜蛾萨夜蛾,基夜蛾和笋秀夜蛾都具有较宽的寄主谱,因而基夜蛾与竹笋禾夜蛾竞争时,处于优势地位。萨夜蛾通过增加蛀食竹笋路径方式来增加自身的取食生态位,提高竞争力。对取食竹笋的直径粗细调查发现,基夜蛾可能通过取食不同直径的竹笋,来扩大其取食领域,提高自身竞争力。四种竹笋夜蛾幼虫通过不同的取食时间和取食寄主以及在同一寄主上的不同取食路径等这些适应对策来规避激烈的种间竞争,保证自身的顺利繁衍。基夜蛾则是四种竹笋夜蛾中的优势种群。(4)四种竹笋夜蛾在3种不同寄主植物水竹(Phyllostachys heteroclada Oliver),鹅观草(Roegneria kamoji Ohwi)和青绿苔草(Carex breviculmis R.Br.)间产卵差异显著,其中笋秀夜蛾和竹笋禾夜蛾只选择鹅观草进行产卵;四种竹笋夜蛾在各寄主植物产卵位置上具有选择性,偏好在鹅观草叶片、叶鞘上及草根处产卵;四种竹笋夜蛾在产卵总量上差异显著,其中笋秀夜蛾和竹笋禾夜蛾产卵总量最大;四种竹笋夜蛾产卵时间先后依次为:基夜蛾萨夜蛾笋秀夜蛾竹笋禾夜蛾,基夜蛾最早羽化产卵,产卵历期10d,后三者产卵历期重叠。四种竹笋夜蛾通过产卵时间差异、产卵寄主差异和产卵位置差异这些适应对策,避免种间竞争,进而产生物种分化。
【关键词】：竹笋夜蛾 形态比较 线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ 生态位 取食行为 产卵选择行为
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S763.7
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第一章 绪论15-33
• 1.1 引言15-16
• 1.2 竹笋夜蛾研究概况16-23
• 1.2.1 竹笋夜蛾的生物学特性16-18
• 1.2.2 竹笋夜蛾的发生和危害特点18-19
• 1.2.3 竹笋夜蛾的生态学特性研究19-21
• 1.2.4 竹笋夜蛾的发生与环境条件的关系21
• 1.2.5 竹笋夜蛾的防治研究进展21-23
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势23-25
• 1.3.1 物种形成概念及机制23-24
• 1.3.2 昆虫的种群遗传结构和遗传分化24
• 1.3.3 昆虫遗传变异的研究方法24-25
• 1.3.4 昆虫线粒体DNA研究进展25
• 1.4 昆虫生态位及其群落的种间关系研究动态25-26
• 1.5 研究目标和主要研究内容26-32
• 1.5.1 本研究目的和意义26-27
• 1.5.2 主要研究内容27-28
• 1.5.3 主要研究方法28-31
• 1.5.4 研究技术路线31-32
• 1.6 项目来源与经费支持32-33
• 第二章 四种竹笋夜蛾的形态比较研究33-43
• 2.1 材料与方法34-36
• 2.1.1 供试虫源采集及饲养34
• 2.1.2 四种竹笋夜蛾虫卵的形态观察34
• 2.1.3 四种竹笋夜蛾幼虫趾钩的形态观察34-35
• 2.1.4 四种竹笋夜蛾蛹的形态观察35
• 2.1.5 四种竹笋夜蛾成虫翅脉脉序观察35
• 2.1.6 四种竹笋夜蛾成虫外生殖器形态观察35
• 2.1.7 数据统计与分析35-36
• 2.2．结果与分析36-41
• 2.2.1 四种竹笋夜蛾卵的形态比较36-37
• 2.2.2 四种竹笋夜蛾幼虫及其趾钩形态比较37-38
• 2.2.3 四种竹笋夜蛾蛹臀棘的观察38-39
• 2.2.4 四种竹笋夜蛾成虫翅脉的观察和比较39-40
• 2.2.5 四种竹笋夜蛾成虫雌雄外生殖器的观察和比较40-41
• 2.3 结论和讨论41-43
• 第三章 四种竹笋夜蛾的遗传分化研究43-63
• 3.1 材料与方法44-47
• 3.1.1 供试虫源44
• 3.1.2 试验材料和设备44
• 3.1.3 试验方法44-47
• 3.2 结果与分析47-61
• 3.2.1 四种竹笋夜蛾COⅠ基因目的片段序列的克隆与鉴定47-48
• 3.2.2 四种竹笋夜蛾及其比对昆虫mtDNACOⅠ基因片段的序列特征及碱基组成48-56
• 3.2.3 四种竹笋夜蛾等昆虫mtDNA COⅠ基因片段的遗传变异分析56-57
• 3.2.4 四种竹笋夜蛾等昆虫基于mtDNA COⅠ基因片段的系统进化分析57-61
• 3.3 讨论61-63
• 第四章 四种竹笋夜蛾幼虫的种群动态及其取食行为研究63-79
• 4.1 材料与方法63-66
• 4.1.1 调查竹种及样地63-64
• 4.1.2 调查方法64-65
• 4.1.3 试验数据分析处理65-66
• 4.2 结果与分析66-77
• 4.2.1 浙江安吉竹笋夜蛾幼虫种群动态及种群数量分布66-67
• 4.2.2 浙江安吉竹笋夜蛾的时间生态位67-68
• 4.2.3 广东怀集竹笋夜蛾幼虫种群动态及种群数量分布68-69
• 4.2.4 广东怀集竹笋夜蛾的时间生态位69-71
• 4.2.5 广东怀集竹笋夜蛾的竹笋蛀入路径及比例71-72
• 4.2.6 竹笋夜蛾在茶秆竹不同竹笋直径上分布频率72-74
• 4.2.7 竹笋夜蛾幼虫在茶秆竹笋垂直空间上的分布74-75
• 4.2.8 四种竹笋夜蛾的营养生态位和取食竹笋的种类选择75-77
• 4.3 结论与讨论77-79
• 第五章 四种竹笋夜蛾产卵选择行为研究79-87
• 5.1 材料与方法80-81
• 5.1.1 寄主植物与昆虫80
• 5.1.2 竹笋夜蛾产卵行为观察80-81
• 5.1.3 竹笋夜蛾的产卵选择试验81
• 5.1.4 数据处理81
• 5.2 结果与分析81-85
• 5.2.1 竹笋夜蛾的产卵行为特征81-82
• 5.2.2 四种竹笋夜蛾在3种植物上的产卵量差异82-83
• 5.2.3 四种竹笋夜蛾在3种植物上产卵位置差异83-84
• 5.2.4 竹笋夜蛾产卵时间差异84-85
• 5.3 结论与讨论85-87
• 第六章 结论与讨论87-91
• 6.1 结论与讨论87-90
• 6.1.1 四种竹笋夜蛾形态学比较研究87
• 6.1.2 四种竹笋夜蛾遗传分化研究87-88
• 6.1.3 四种竹笋夜蛾生态位研究88-89
• 6.1.4 四种竹笋夜蛾产卵行为研究89-90
• 6.2 小结90
• 6.3 展望90-91
• 参考文献91-100
• 在读期间的学术研究100-101
• 致谢101-102

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