小地老虎跨海迁飞规律与虫源地分析

发布时间：2017-08-23 09:08

  本文关键词：小地老虎跨海迁飞规律与虫源地分析

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【摘要】：小地老虎属鳞翅目夜蛾科,又称土蚕、地蚕等,其寄主范围广泛,不仅为害粮食作物、蔬菜作物,还可为害果树、林木和花卉等苗木,被认为是地老虎中分布最广泛、危害最严重的世界性害虫。小地老虎在高纬度地区不能安全越冬,迁飞是导致该虫在部分地区突然暴发为害的重要原因,研究其迁飞种群动态、迁飞生理、不同生态区间的转移规律、虫源地信息,对于小地老虎的预测预报、异地治理等多方面具有重要意义。本研究在山东省长岛县北隍城乡于2003-2014年通过灯诱法和卵巢解剖对小地老虎跨海迁飞规律进行了研究,同时,于2009-2014年利用稳定同位素溯源技术和花粉判别技术,对小地老虎跨海迁飞种群虫源地进行了分析主要研究结果如下:对跨海迁飞小地老虎的种群动态监测表明,小地老虎跨海迁飞从4月初开始,持续至10月底,年度平均迁飞历期为162.5天。其中,夏季和秋季是小地老虎迁飞的主要季节,全年迁飞高峰出现在7月中旬至8月底,单日捕获量50头。迁飞期内,雌雄比例呈下降趋势。对小地老虎迁飞种群雌蛾卵巢进行解剖发现,小地老虎卵巢发育程度、交配次数、性成熟比例、交配率从春季至秋季逐渐降低。根据种群消长动态和生理特征可将跨海迁飞小地老虎分为4月初-6月底、7月中旬-8月底和9月上旬-10月底三个时期。为探讨稳定同位素技术在迁飞小地老虎虫源地溯源的可行性,采用不同δD丰度水源和不同光合途径的寄主植物饲养小地老虎,分别测定了其翅中δD和δ13C。结果表明,小地老虎翅中δD与水源中δD存在较强的相关关系,且不同寄主作物对小地老虎翅中δD影响不显著,取食C4寄主(玉米)的试虫翅中δ13C值显著高于取食C3寄主(大豆)的试虫翅中δ13C值。说明利用同位素技术可以区分小地老虎虫源地,且翅中δ13C值可推断寄主植物种类。为探索跨海迁飞小地老虎虫源地,利用同位素比率质谱仪测定了迁飞小地老虎翅中的δD和δ13C。结果表明,小地老虎翅中δD值在年度间较一致,但在不同迁飞期间呈递减趋势,第一、第二和第三迁飞期小地老虎翅中δD主要分布范围分别为-75--105、-100--120和-105--125,根据小地老虎翅中δD和降雨中δD的相关关系,三个迁飞期分别对应的主要虫源地为长江流域、华北地区和东北地区。小地老虎翅中δ13C表明第二、第三迁飞期C4寄主来源的个体显著多于第一迁飞期。小地老虎花粉携带情况表明小地老虎花粉携带率与性别、携带部位、迁飞期和花粉源植物种类有关。三年度雌雄成虫年均携带率分别为30.94%和25.76%,但雌蛾喙部花粉携带率高于雄蛾(p0.05),雄蛾触角花粉携带率高于雌蛾(p0.05)。不同迁飞期小地老虎花粉携带率由高到低为:第一迁飞期第三迁飞期第二迁飞期。迁飞小地老虎携带花粉共计33种,采用DNA条形码技术和花粉形态学图谱鉴定21种。第一迁飞期花粉源植物种类包括板栗/欧洲板栗、女贞/裂果女贞、柑橘、苦楝、野木瓜属/八月瓜属、油橄榄、紫穗槐、赤杨叶、刺槐、冬青属、短刺栲、山樱、蒲公英、白饭树、胡颓子科、芸薹属、枫杨属、松科、蔷薇科、堇菜科、菊科等23种;第二迁飞期花粉源植物种类包括向日葵、藜、荠傝、菝葜属、紫穗槐、菊科、蔷薇科等9种;第三迁飞期花粉源植物为藜、紫菀属等3种。花粉源植物种类显示迁飞小地老虎成虫喜欢访问被子植物门双子叶植物纲的花粉源植物,访问木本植物的种类显著多于草本植物。其中第一迁飞期花粉源植物板栗/欧洲板栗、女贞/裂果女贞、柑橘、苦楝、野木瓜属/八月瓜属、油橄榄、紫穗槐、赤杨叶、刺槐、冬青属、短刺栲分布区域主要在华中、华南等区域,其携带量占第一迁飞期可鉴定花粉量的85.41%,说明第一迁飞期迁飞小地老虎可能来自华中或华南区域;第二迁飞期花粉源植物向日葵、荠傝分布区域主要在华北、东北等区域,其携带量占第二迁飞期可鉴定花粉量的37.50%,说明第二迁飞期部分迁飞小地老虎可能来自华北或东北区域;第三迁飞期携带3种花粉,其中可鉴定花粉藜花粉为全国广布种,对小地老虎虫源区的指示作用不明显。小地老虎跨海迁飞分为4月初-6月底、7月中旬-8月底和9月上旬-10月底三个时期,小地老虎在迁飞时不存在明显的卵子发生-飞行拮抗综合症和秋季生殖滞育。小地老虎幼虫寄主主要为C3植物,但7、8月份取食C4寄主(玉米)的比例明显升高。小地老虎成虫在补充营养过程中更倾向于补充来自被子植物门双子叶植物纲的花蜜,且补充木本植物花蜜多于草本植物。不同迁飞期小地老虎的虫源地逐渐从长江流域向东北过渡,δD值、花粉和该虫自身生理特点表明第一迁飞期小地老虎主要来自长江流域,δD值、δ13C值和花粉表明第二迁飞期小地老虎主要来自华北和东北南部地区,δD值、该虫自身生理特点和此期盛行风向表明第三迁飞期小地老虎主要来自东北中部和南部地区。本研究对小地老虎迁飞规律、生理特点、幼虫和成虫寄主种类以及虫源地的阐述为其预测预报和综合治理提供了理论依据。
【关键词】：小地老虎 迁飞 稳定同位素 花粉 虫源地
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S433.82
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 英文缩略表15-16
• 第一章 文献综述16-26
• 1.1 昆虫迁飞技术研究进展16-20
• 1.1.1 迁飞昆虫捕获技术16-17
• 1.1.2 卵巢解剖17-18
• 1.1.3 雷达观测18
• 1.1.4 轨迹分析18-19
• 1.1.5 标记技术19-20
• 1.2 稳定同位素技术在昆虫迁飞中的应用研究进展20-22
• 1.2.1 稳定同位素分析技术的基本原理20-22
• 1.2.2 稳定同位素分析技术在昆虫虫源地分析中的应用22
• 1.3 花粉判别技术在昆虫迁飞中的应用研究进展22-23
• 1.3.1 花粉判别技术基本原理22
• 1.3.2 DNA条形码技术的研究进展22-23
• 1.3.3 花粉判别技术在昆虫虫源地分析中的应用23
• 1.4 小地老虎迁飞研究进展23-24
• 1.5 研究目的与意义24-25
• 1.6 研究目标与内容25-26
• 1.6.1 研究目标25
• 1.6.2 研究内容25-26
• 第二章 小地老虎跨海迁飞规律研究26-39
• 2.1 材料与方法26-29
• 2.1.1 供试昆虫26-28
• 2.1.2 诱虫装置28
• 2.1.3 卵巢解剖28-29
• 2.1.4 数据处理与统计分析29
• 2.2 结果与分析29-37
• 2.2.1 迁飞小地老虎成虫年度变化规律29-32
• 2.2.2 迁飞小地老虎成虫性别比例32-33
• 2.2.3 迁飞小地老虎成虫卵巢发育情况33-34
• 2.2.4 迁飞小地老虎成虫交配率和交配次数34-37
• 2.3 讨论37-39
• 第三章 稳定同位素溯源技术的可行性分析39-48
• 3.1 实验材料39-41
• 3.1.1 实验昆虫39-40
• 3.1.2 降雨中氢稳定同位素监测点和试虫饲养点40-41
• 3.1.3 实验仪器41
• 3.1.4 实验试剂41
• 3.2 实验方法41-43
• 3.2.1 取样方法41
• 3.2.2 样品前处理41
• 3.2.3 稳定性碳、氮同位素比率测定41-42
• 3.2.4 稳定性氢同位素比率测定42
• 3.2.5 数据处理42-43
• 3.3 结果与分析43-47
• 3.3.1 稳定同位素氢在小地老虎虫源地分析中的可行性43-45
• 3.3.2 稳定同位素碳在小地老虎虫源地分析中的可行性45-46
• 3.3.3 稳定同位素氮在小地老虎虫源地分析中的可行性46-47
• 3.4 讨论47-48
• 第四章 稳定同位素技术对小地老虎虫源地的分析48-56
• 4.1 实验材料48
• 4.1.1 实验昆虫48
• 4.1.2 实验仪器48
• 4.1.3 实验试剂48
• 4.2 实验方法48-49
• 4.2.1 取样方法48
• 4.2.2 样品前处理48
• 4.2.3 稳定性碳同位素比率测定48-49
• 4.2.4 稳定性氢同位素比率测定49
• 4.2.5 数据处理49
• 4.3 结果与分析49-54
• 4.3.1 不同迁飞期小地老虎翅中氢稳定同位素的变化规律49-51
• 4.3.2 不同迁飞期小地老虎翅中碳稳定同位素的变化规律51-54
• 4.3.3 小地老虎翅中氢同位素比值对其虫源地的指示作用54
• 4.4 讨论54-56
• 第五章 花粉对小地老虎虫源地的指示作用56-94
• 5.1 实验材料56-57
• 5.1.1 实验昆虫56
• 5.1.2 实验仪器56
• 5.1.3 实验试剂56-57
• 5.1.4 常用培养基及溶液配制57
• 5.2 实验方法57-61
• 5.2.1 扫描电镜观察57-58
• 5.2.2 单花粉基因组DNA的提取58
• 5.2.3 叶绿体片段的扩增引物58
• 5.2.4 PCR扩增目的片段58-59
• 5.2.5 PCR产物纯化回收59
• 5.2.6 DNA的连接59-60
• 5.2.7 连接产物的转化60
• 5.2.8 阳性克隆鉴定60
• 5.2.9 目的片段测序与软件分析60-61
• 5.3 结果与分析61-84
• 5.3.1 PCR扩增61-62
• 5.3.2 2012 - 2014年渤海湾上空迁飞小地老虎花粉携带率62-63
• 5.3.3 2012 - 2014年渤海湾上空不同迁飞期小地老虎花粉携带率63-64
• 5.3.4 2012 - 2014年渤海湾上空迁飞小地老虎成虫花粉携带率分析64-67
• 5.3.5 2012 - 2014年渤海湾上空迁飞小地老虎成虫所携带花粉种类67-69
• 5.3.6 2012 - 2014年渤海湾上空迁飞小地老虎成虫所携带花粉特点69-70
• 5.3.7 2012 - 2014年花粉对虫源地的指示作用70-84
• 5.4 讨论84
• 5.5 图版说明84-94
• 5.5.1 图版 12012年长岛迁飞小地老虎携带花粉种类84-85
• 5.5.2 图版 22013年长岛迁飞小地老虎携带花粉种类85
• 5.5.3 图版 32013年长岛迁飞小地老虎携带花粉种类85-94
• 第六章 全文结论94-96
• 6.1 全文主要结论94-95
• 6.2 亟待开展的工作95-96
• 参考文献96-108
• 致谢108-110
• 作者简历110-111

【参考文献】

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本文编号：724161