南亞果實蠅種群特征及其對食料和熱脅迫的生理調(diào)控機制.pdf

1、南亞果實蠅Bactrocera tau Walker屬雙翅目Diptera,實蠅科Tephritidae,果實蠅屬Bactrocera Macquart,是危害黃瓜Cucumis Sativus L、南瓜Cucurbita Moschala L、絲瓜Luffa Cylindrical L、冬瓜Benincasa hispida(Thunb)Coqn和苦瓜Momordica Charantia L.等果蔬作物的一種重要害蟲.近年來,在我國

2、廣東、福建以及云南、四川和重慶等省市發(fā)生,危害程度里加重的趨勢,嚴(yán)重影響果蔬作物的生產(chǎn)。盡管南亞果實蠅在果蔬作物生產(chǎn)過程中具有重要經(jīng)濟意義,然而其成災(zāi)及適應(yīng)環(huán)境的機理尚不明確。據(jù)此,本論文立足于國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,借助昆蟲生態(tài)、昆蟲生理、生物化學(xué)以及生物統(tǒng)計等學(xué)科知識,在研究南亞果實蠅種群特征的基礎(chǔ)上,探討種群適應(yīng)食料和溫度的生化機理。本研究得到教育部博士點基金項目(20050625005)以及重慶市科委攻關(guān)項目(7468)的資助,經(jīng)過近

3、3年的努力,取得以下研究結(jié)果。
　　 1、重慶實蠅類害蟲的種類及地理分布
　　 2005-2006年,采用誘蠅醚、誘蠅酮和水解蛋白等5種實蠅誘集劑,對重慶市30多個區(qū)縣的實蠅類害蟲進行全面誘集,共收集、整理和鑒定實蠅標(biāo)本174879頭.分屬以下8個種內(nèi).即南亞果實蠅Bactrocera tau Walker、黑顏果實蠅B.diaphora Hendel、寬帶果實蠅B.scutellataHendel、桔大實蠅B.mina

4、x Enderlein、瓜實蠅B.cucurbitae Coquillett、桔小實蠅且B.dorsalisHendel、普通果實蠅B.caudate Fabricius和三點棍腹實蠅Dacus trimacula。其中,桔小實蠅、瓜實蠅和三點棍腹實蠅在重慶地區(qū)屬首次發(fā)現(xiàn).
　　 采用優(yōu)勢度指數(shù)分析了重慶地區(qū)各類實蠅害蟲的優(yōu)勢度。2005年,南亞果實蠅、黑顏果實蠅,寬帶果實蠅、桔大實蠅、瓜實蠅、桔小實蠅和普通果實蠅的優(yōu)勢度指數(shù)分

5、別為0.8225,0.1333,0.0376,0.0055,0.0009,0.0001和0.0001；2006年,以上7種實蠅和三點棍腹實蠅的優(yōu)勢度指數(shù)則分別為0.7651,0.0889,0.1304,0.0003,0.0028,0.0104,0.0010和0.0011。表明南亞果實蠅是重慶地區(qū)的優(yōu)勢實蠅種群；黑顏果實蠅和寬帶果實蠅次之；其余實蠅種群數(shù)量較低.
　　 南亞果實蠅、黑顏果實蠅和寬帶果實蠅分布于重慶設(shè)置誘集點的各個區(qū)

6、縣。桔大實蠅、普通果實蠅和三點棍腹實蠅分布于重慶局部區(qū)域。2005年誘集到桔小實蠅9頭,分布于江北、永川、墊江和涪陵4個區(qū)縣； 2006年誘集到95頭,分布于江北、九龍坡等16個區(qū)縣,分布范圍擴大。2005年誘集到瓜實蠅10頭,2006年誘集到956頭,分布于巴南、九龍坡、秀山、合川和長壽5個區(qū)縣,誘集數(shù)量增加,分布區(qū)域不變.
　　 2、南亞果實蠅的為害特性及風(fēng)險分析
　　 對南亞果實蠅種群的危害特性及風(fēng)險性進行了系統(tǒng)評

7、價。在重慶地區(qū),南亞果實蠅幼蟲主要危害黃瓜、南瓜、絲瓜、冬瓜和苦瓜等多種果蔬作物.導(dǎo)致果實腐爛,提前脫落,在受害區(qū)域常造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。以上5種作物中,該蟲對南瓜和絲瓜的危害重,黃瓜次之,苦瓜輕。根據(jù)有害生物危險性評價指標(biāo)體系和有害生物的危險性綜合評價標(biāo)準(zhǔn),對該蟲的風(fēng)險性進行了綜合評價,發(fā)現(xiàn)南亞果實蠅的危險性R值為1.96,屬于中度危險的有害生物。
　　 3、南亞果實蠅種群特征及其與環(huán)境濕度的關(guān)系
　　 通過室內(nèi)外實驗

8、,對南亞果實蠅的行為特性、結(jié)構(gòu)特征以及環(huán)境濕度對該種群的影響等方面進行了研究。在重慶地區(qū),南亞果實蠅1年發(fā)生3-5代,世代重疊明顯。成蟲集中在近地面范圍內(nèi)活動,具有多次交尾習(xí)性。幼蟲取食果肉,破壞果實組織,老熟后鉆出果實,入土化蛹。70％以上的老熟幼蟲在0-5cm厚的土層中化蛹,存活率達88％以上；3.74％老熟幼蟲的化蛹深度超過10cm,存活率低于65％；當(dāng)土壤深度超過25cm時,僅3.33％的個體能夠存活。蛹在一天內(nèi)各個時段均可羽化

9、,但以每天上午6:00-10:00羽化的數(shù)量較多,占全天羽化量的85.80％。
　　 南亞果實蠅對黃瓜、南瓜、冬瓜、絲瓜、苦瓜和柑桔幼果具有不同的取食和產(chǎn)卵選擇性。成蟲和幼蟲均對受害與未受害果實的選擇特性表現(xiàn)出一定的差異,在受害果實上的蟲口數(shù)量較多,未受害果實上的蟲口數(shù)量較少。因此,在這6種寄主植物中,南亞果實蠅喜好選擇在黃瓜、南瓜和絲瓜以及受害的果實上取食和產(chǎn)卵。
　　 土壤相對水分含量(SRWC)以及空氣相對濕度(R

10、H)對南亞果實蠅蛹的生長發(fā)育和失水動態(tài)均有影響。
　　 4、不同食料對南亞果實蠅生長發(fā)育及酶學(xué)特性的影響
　　 在室內(nèi)溫度28±0.5℃、相對濕度RH 70±5％、光周期14 L:10 D條件下,研究了南亞果實蠅分別取食黃瓜、南瓜、絲瓜、苦瓜、柑桔和人工飼料時的生長發(fā)育特性和繁殖能力。結(jié)果表明,南亞果實蠅取食以上各種食料后,幼蟲的發(fā)育歷期和存活率均存在顯著差異，結(jié)果均表明。黃瓜、南瓜和絲瓜是該種群生長發(fā)育的適宜食料。

11、r>　　 超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)是生物體內(nèi)清除活性氧自由基的多酶復(fù)合體系,測定了南亞果實蠅分別取食黃瓜、南瓜、冬瓜、絲瓜和苦瓜后.幼蟲、蛹和成蟲體內(nèi)SOD、POD和CAT的活性。結(jié)果表明,南亞果實蠅幼蟲、蛹和成蟲體內(nèi)SOD、POD和CAT的活性均以取食苦瓜時較高,取食冬瓜時次之,取食黃瓜和南瓜時則較低。SOD的活性以幼蟲階段較高,成蟲階段較低；POD和CAT的活性均以成蟲階段較高,蛹階段較

12、低。表明南亞果實蠅幼蟲取食適宜的食料,蟲體抗氧化酶的活性較低；而取食相對不適合的食料時,抗氧化酶的活性提高。
　　 羧酸酯酶(CarE)、酸性磷酸酯酶(ACP)、堿性磷酸酯酶(ALP)、細(xì)胞色素氧化酶(P450s)和谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GST)是生物體內(nèi)降解內(nèi)源和外源性有毒化合物的重要解毒酶,研究了5種食料對南亞果實蠅這些解毒酶活性的影響。雙因子方差分析表明。南亞果實蠅取食黃瓜、南瓜、絲瓜、冬瓜和苦瓜后,解毒酶活性存在顯著差異。

13、其中。羧酸酯酶(CarE)活性在黃瓜和南瓜上較高,細(xì)胞色素氧化酶P450 O-脫甲基和谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GST)活性在苦瓜上較高,酸性磷酸酯酶(ACP)和堿性磷酸酯酶(ALP)活性卻分別在黃瓜和南瓜上較低。幼蟲、蛹和成蟲解毒酶的活性亦存在顯著差異,成蟲具有較高的CarE活性；幼蟲具有較高的細(xì)胞色素P450 O-脫甲基、GST和ALP活性,但具有較低的ACP活性；除ACP外,蛹的解毒酶活性均較低。因此,南亞果實蠅解毒酶活性受寄主果實種類

14、以及該種群本身發(fā)育階段的影響。
　　 多酚氧化酶是昆蟲生命活動過程中的重要調(diào)節(jié)酶,研究了南亞果實蠅以南瓜為食料時,不同蟲態(tài)多酚氧化酶的活性和性質(zhì)。以鄰苯二酚為底物,南亞果實蠅不同蟲態(tài)多酚氧化酶活力大小依次為；3齡幼蟲>成蟲>2齡幼蟲>1齡幼蟲>蛹。在pH6.5,溫度34-37℃時的活性較高；在40℃以上時,隨著溫度的升高酶活性下降。2齡幼蟲的Km和Vmax較大.表明多酚氧化酶對底物的親和力較弱,催化能力較強。而以L-廣多巴為底物

15、時,成蟲Km和3齡幼蟲Vmax較大,表明成蟲多酚氧化酶對底物的親和力較弱,3齡幼蟲多酚氧化酶對底物的催化能力較強。因此,南亞果實蠅體內(nèi)多酚氧化酶的活性和性質(zhì)與個體的發(fā)育階段密切相關(guān).
　　 5、溫度對南亞果實蠅生長發(fā)育及能源物質(zhì)含量的影響
　　 以南瓜為食科,研究了6個溫度梯度對南亞果實蠅種群生長發(fā)育和繁殖的影響。從19℃至28℃,南亞果實蠅幼蟲的發(fā)育歷期隨溫度的升高而縮短.存活率則隨溫度的升高而增加:當(dāng)溫度高于28℃時

16、,發(fā)育歷期隨溫度的升高而延長,存活率則降低.從19℃至32℃,成蟲壽命均隨溫度的升高而縮短,產(chǎn)卵量在28℃時較高.生殖力生命表參數(shù)和種群趨勢指數(shù)均表明28℃時是南亞果實蠅生長發(fā)育和繁殖的適宜溫度。
　　 探討了42℃高溫脅迫不同時間對南亞果實蠅成蟲壽命以及蟲體能源物質(zhì)即多糖、甘油三酯和可溶性蛋白含量的影響。結(jié)果表明,連續(xù)處理10d,以每天脅迫10min時成蟲壽命較長；連續(xù)處理15d時,則以每天脅迫5min時成蟲壽命較長。高溫脅迫

17、導(dǎo)致蟲體多糖貯存量下降,連續(xù)處理15d,每天分別脅迫為5,15,30和60min后,多糖含量的損失百分率分別達到為2.04％,2.08％,5.04％和5.93％。對于甘油三酯,當(dāng)脅迫時間為5min時,蟲體甘油三酯的含量較低,此后隨著脅迫時間的延長,蟲體甘油三酯含量的累積卻增加。高溫脅迫也會促進南亞果實蠅對蛋白質(zhì)的利用,隨著脅迫時間的延長.蟲體蛋白質(zhì)的貯存量下降。以上結(jié)果可以推出,高溫脅迫將提高南亞果實蠅蟲體對多糖和蛋白質(zhì)的消耗,而增加甘