黑豆蚜內(nèi)共生菌與可疑柄瘤蚜繭蜂寄主選擇和后代發(fā)育表現(xiàn)的相關(guān)性研究.pdf

1、業(yè)已明確，蚜蟲(chóng)專性內(nèi)共生細(xì)菌布赫納什菌Buchnera對(duì)于宿主蚜蟲(chóng)的營(yíng)養(yǎng)代謝具有重要的作用，兩者已建立了長(zhǎng)期的協(xié)同演化關(guān)系；而蚜繭蜂是一類專門(mén)寄生蚜蟲(chóng)的內(nèi)寄生蜂，蚜蟲(chóng)與蚜繭蜂亦有著長(zhǎng)期的協(xié)同演化歷史，因此，推測(cè)蚜蟲(chóng)共生菌必然與蚜繭蜂存在著某種關(guān)系。前期研究已發(fā)現(xiàn)，蚜蟲(chóng)次生共生細(xì)菌與蚜蟲(chóng)抵抗蚜繭蜂存在著直接關(guān)系。而且有研究推測(cè)，蚜繭蜂的寄主選擇可能與蚜蟲(chóng)專性共生菌動(dòng)態(tài)有關(guān)。但迄今尚未見(jiàn)研究報(bào)道，直接驗(yàn)證蚜蟲(chóng)初生共生菌－布赫納什細(xì)菌Buch

2、nera aphidicola與蚜繭蜂生活史策略之間的聯(lián)系。為了探究這一問(wèn)題，本論文研究比較了可疑柄瘤蚜繭蜂Lysiphlebus ambiguus對(duì)有菌和無(wú)菌黑豆蚜Aphis fabae各個(gè)歷期的寄生選擇及其子代蜂發(fā)育的相關(guān)適合度特征。此外，大氣變化（如CO2濃度升高）對(duì)寄生蜂與寄主的互作生態(tài)學(xué)研究剛剛開(kāi)始，急需增加新的研究案例。對(duì)此研究了高CO2濃度下可疑柄瘤蚜繭蜂對(duì)不同歷期黑豆蚜的寄生選擇及其后代發(fā)育表現(xiàn)。獲得以下主要研究結(jié)果和結(jié)

3、論。
　　 1、進(jìn)行預(yù)備試驗(yàn)，旨在檢測(cè)供試蚜蟲(chóng)內(nèi)共生細(xì)菌狀態(tài)以及獲得代表蚜繭蜂選擇性的產(chǎn)卵器有效針刺數(shù)。利用已知的初生共生細(xì)菌蚜布赫納什細(xì)菌dnaK基因序列AB159734.1，設(shè)計(jì)引物進(jìn)行特異性PCR擴(kuò)增，檢測(cè)結(jié)果表明，用抗生素處理后的黑豆蚜體內(nèi)的初生共生菌迅速凋亡。用次生共生細(xì)菌Hamiltonelladefensa dnaK基因序列AB159735.1設(shè)計(jì)引物進(jìn)行特異性PCR擴(kuò)增，未發(fā)現(xiàn)黑豆蚜體內(nèi)存在抵御蚜繭蜂寄生的次生共

4、生細(xì)菌Hamiltonella defensa。所以，在供試蚜蟲(chóng)種群中排除了次生共生細(xì)菌對(duì)寄生蜂的可能作用。子代蜂在無(wú)菌蚜蟲(chóng)體內(nèi)的存活率低于有菌蚜蟲(chóng)，不同歷期蚜蟲(chóng)之間也存在差異，所得到的差異值為后續(xù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中計(jì)算有效針刺提供了依據(jù)。
　　 2、進(jìn)行非選擇性試驗(yàn)，旨在觀察可疑柄瘤蚜繭蜂對(duì)不同含菌狀態(tài)、不同歷期寄主蚜蟲(chóng)的寄生選擇及其子代蜂表現(xiàn)。采用常用的抗生素利福平處理寄主蚜蟲(chóng)，使蚜蟲(chóng)初生共生菌迅速凋亡，稱這些蚜蟲(chóng)為無(wú)菌蚜蟲(chóng)，未

5、進(jìn)行抗生素處理的蚜蟲(chóng)稱為有菌蚜蟲(chóng)。在非選擇條件下，分別將不同處理的各歷期蚜蟲(chóng)暴露給可疑柄瘤蚜繭蜂寄生。結(jié)果表明，除1齡蚜蟲(chóng)外，各歷期無(wú)菌蚜蟲(chóng)的體型顯著小于有菌蚜蟲(chóng)?？梢杀鲅晾O蜂對(duì)2～4齡無(wú)菌和有菌寄主黑豆蚜的寄生率（用有效針刺率表示）存在顯著差異，顯著偏好2齡有菌寄主以及3齡和4齡無(wú)菌蚜蟲(chóng)；但在1齡和成蚜中未表現(xiàn)出顯著差異。除4齡寄主外，寄生無(wú)菌蚜蟲(chóng)的子代蜂羽化率顯著低于寄生有菌蚜蟲(chóng)。
　　 與寄生有菌蚜蟲(chóng)相比，寄生無(wú)菌蚜蟲(chóng)的

6、子代蜂發(fā)育時(shí)間（產(chǎn)卵至成蟲(chóng)羽化）顯著延長(zhǎng)；在有菌蚜蟲(chóng)中，寄生幼齡和成蚜的子代蜂發(fā)育時(shí)間短于寄生中間歷期蚜蟲(chóng)；但在無(wú)菌蚜蟲(chóng)中，子代寄生蜂的發(fā)育時(shí)間隨著寄主歷期的增加而縮短。據(jù)此推測(cè)，蚜繭蜂在去除共生菌的寄主蚜蟲(chóng)中，發(fā)育所需營(yíng)養(yǎng)受到一定限制，導(dǎo)致其表現(xiàn)出較低的適合度。從無(wú)菌和有菌寄主黑豆蚜中羽化的子代可疑柄瘤蚜繭蜂，在生殖力上無(wú)顯著差異，均隨寄主蚜蟲(chóng)歷期的增長(zhǎng)而增大。
　　 3、進(jìn)行選擇性試驗(yàn)，旨在觀察可疑柄瘤蚜繭蜂對(duì)有菌和無(wú)菌寄主

7、黑豆蚜的選擇偏好，并觀察其子代蜂發(fā)育適合度表現(xiàn)。研究結(jié)果表明，在歷期相同的無(wú)菌和有菌寄主黑豆蚜之間，可疑柄瘤蚜繭蜂對(duì)較高歷期（4齡和成蚜）的有菌寄主表現(xiàn)出顯著偏好，但從子代蜂幼蟲(chóng)存活率和性比看，無(wú)菌蚜蟲(chóng)與有菌蚜蟲(chóng)無(wú)顯著差異；在體型大小相同、但歷期和含菌狀態(tài)不同（2齡有菌和4齡無(wú)菌）的寄主黑豆蚜之間，可疑柄瘤蚜繭蜂偏好2齡有菌蚜蟲(chóng)。然而在不同歷期的無(wú)菌蚜蟲(chóng)之間，可疑柄瘤蚜繭蜂未表現(xiàn)顯著偏好。據(jù)測(cè)推測(cè)，可疑柄瘤蚜繭蜂能鑒別出老齡的有菌和無(wú)菌

8、黑豆蚜，但是當(dāng)所提供的蚜蟲(chóng)體型大小相近時(shí)，初生共生菌似乎又不是可疑柄瘤蚜繭蜂完成發(fā)育的一個(gè)必要條件，共生菌缺失僅影響到蚜繭蜂在老齡無(wú)菌寄主黑豆蚜中的發(fā)育。
　　 4、進(jìn)行室內(nèi)搜尋行為觀察試驗(yàn)，旨在比較可疑柄瘤蚜繭蜂對(duì)無(wú)菌和有菌黑豆蚜斑塊的寄主搜尋行為?？梢杀鲅晾O蜂對(duì)有菌寄主和無(wú)菌寄主斑塊的選擇比例無(wú)顯著差異，在有菌寄主斑塊和無(wú)菌寄主斑塊上的搜尋時(shí)間和滯留時(shí)間沒(méi)有顯著差異。這些結(jié)果都說(shuō)明，在室內(nèi)罩籠的環(huán)境下，可疑柄瘤蚜繭蜂不能區(qū)

9、分有菌和無(wú)菌寄主的斑塊。
　　 5、進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)研究，旨在觀察高濃度CO2(750μl/L)對(duì)可疑柄瘤蚜繭蜂的寄生選擇及其子代蜂發(fā)育表現(xiàn)的影響。與在正常濃度CO2環(huán)境下相比，在高濃度CO2環(huán)境下黑豆蚜體型顯著變小。結(jié)果表明，可疑柄瘤蚜繭蜂對(duì)高濃度CO2環(huán)境中的黑豆蚜的寄生率（用僵蚜率表示）隨寄主歷期增長(zhǎng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，而羽化率和性比不受寄主歷期影響。與正常CO2濃度相比，寄生高CO2濃度蚜蟲(chóng)的子代蜂發(fā)育表現(xiàn)為：(i)4齡和成蚜的寄

10、生率顯著降低；(ii)3齡寄主的羽化率顯著下降；(iii)1齡寄主的雌性比顯著降低；(iv)體型顯著增大；(v)在2齡～4齡寄主中的發(fā)育時(shí)間顯著縮短。這些結(jié)果都表明，高濃度CO2對(duì)可疑柄瘤蚜繭蜂的僵蚜率、羽化率、性比、子代體型大小和發(fā)育時(shí)間均有顯著的影響。
　　 6、本論文研究獲得以下創(chuàng)新性結(jié)論：(i)首次初步探明了蚜繭蜂生活史特性與蚜蟲(chóng)初生共生菌的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)可疑柄瘤蚜繭蜂在產(chǎn)卵時(shí)能夠識(shí)別出有、無(wú)共生菌的高齡黑豆蚜，而且這種選擇