西花蓟马生物学特性及不同地理种群遗传分化研究

摘要

西花蓟马Frankliniella occidentalis(Pergande)(Thysanopters：Thripae)是世界性蔬菜和花卉等作物的重要害虫，为我国进境植物检疫潜在的危险性害虫。2003年7月被确认入侵我国并严重危害。本论文对西花蓟马在我国部分地区的分布、快速鉴定、防治药剂筛选、不同寄主植物和不同温度条件下的生物学特性及不同地理种群的遗传分化进行了研究。 明确了西花蓟马在我国部分地区的分布现状。通过对北京、浙江和云南蔬菜、花卉和杂草植物上蓟马种类的调查发现，西花蓟马在北京、云南地区建立了稳定的种群，并呈广泛分布状态，而在浙江除了在花店采到少量标本以外，田间尚未发现。3个地区的蓟马种类较为相似，西花蓟马、花蓟马Fintona、烟蓟马Thrips tabaci、黄胸蓟马T. hawaiiensis、腹小头蓟马Microcephalothrips abdominalis和稻蓟马Stenchaetothrips是3个地区共有的种类。其中花蓟马的分布最广，数量也最丰富，是最为常见的蓟马种类。 建立了一种西花蓟马快速分子鉴定技术。利用与西花蓟马亲缘关系非常近的花蓟马为对照，以rDNA(ribosomal DNA)上ITS(internal transcribed spacer)区域为目标序列，找出了能够特异性扩增西花蓟马的引物对。以此引物对建立了双、单管巢式PCR体系，能够特异扩增西花蓟马片段，大小为900bp。通过采用不同来源(不同寄主)的西花蓟马、花蓟马、烟蓟马、黄胸蓟马进行验证，结果只有西花蓟马扩增出特异条带，说明了该方法的可靠性。 建立了西花蓟马的生物测定方法，测定了西花蓟马对不同药剂的敏感基线。在TIBS(thrips insecticide bioassay system)生物测定方法的基础之上加以改进，以1.5ml离心管作为实验容器，以甘蓝叶片作为试虫食物，通过浸管和浸叶，建立了西花蓟马叶管药膜法的生物测定方法。利用该方法测定了11种药剂对西花蓟马的活性，建立了西花蓟马对这些药剂的敏感基线，其中对西花蓟马毒力效果较好的药剂包括2.5％菜喜(多杀菌素)SC(LC<,50>：0.2mg/L)、3％甲氨基阿维菌素苯甲酸盐ME(LC<,50>：0.5mg/L)、5％锐劲特(氟虫腈)SC(LC<,50>：1.6mg/L)、1.8％爱福丁(阿维菌素)EC(LC<,50>： 2.0mg/L)、0.3％苦参碱AS(LC<,50>：3.3mg/L)、40％毒死蜱EC(LC<,50>：7.0mg/L)、4.5％高效氯氰菊酯 EC(LC<,50>：13.0mg/L)、20％杀灭菊酯EC(LC<,50>：13.0mg/L)和10％除尽(虫螨腈)SC(LC<,50>：25.6mg/L)，为西花蓟马的有效防治提供了良好的选择药剂。 西花蓟马在5种不同蔬菜(黄瓜Cucumis,．sativus L．品种为中农8号、甘蓝Brassica Dleracea L.京丰1号、甜椒Capsicum．annuuN L．中椒5号、菜豆Phaseolus vulgaris L.供给者和番茄 Lycopersicon esculentum M．中杂9号)叶片上的生物学特性表现明显差异。总体上，西花蓟马在黄瓜叶片上的表现最好：发育历期最短、净增殖率和种群增长指数最高，相反在辣椒上的表现最差。西花蓟马在黄瓜、甘蓝、菜豆、辣椒和番茄上从卵到成虫的发育历期分别为9.22±0.13、10.19 ±0.08、10.42±0.06、12.15±0.07和12.91±0.04天，在黄瓜、甘蓝和番茄上的存活率较高，为75％-80％，而在辣椒上仅50％发育到成虫。西花蓟马在甘蓝上的繁殖能力最强，平均每雌的一龄若虫数达76.62±11.79头，在黄瓜上的产卵速率最快，平均每雌每天的若虫数为6.12±1.81头，而在辣椒上繁殖能力和产卵速率都最低，分别仅7.67±3.35和1.89±0.91。西花蓟马在黄瓜上的内禀增长率最高，达到0.208，在甘蓝、菜豆、番茄和辣椒上内禀增长率分别为0.184、0.164、0.100和0.017。 西花蓟马的发育速率与温度呈线性关系(R<'2>=0.9943)，随着温度升高，各发育历期明显缩短。根据线性模型估计西花蓟马的发育起点温度为7.4℃，充分完成发育所需的有效积温为208日·度。预测西花蓟马在我国不同地区的发生趋势，对西花蓟马在我国的进一步扩散与危害进行风险评价，温度是昆虫在一个地区能否发生和发生危害程度的关键影响因子之一，结合我国昆虫不同分布区系的田间月平均温度，应用有效积温法则分别对华南(广州)、华中(武汉)、华北(北京)、西南(昆明、丽江)和东北(沈阳)地区西花蓟马的年发生代数进行了预测。结果表明不同地区的年发生代数差异很大(设施农业除外)，华南、华中、华北和东北地区的年发生代数分别为24～26、16～18、13～14和1～4代。而西南地区的昆明与丽江发生代数也相差很大，分别为13～15和8～10代。 分析了我国北京和云南以及美国、荷兰等7个地理区域103头西花蓟马个体的mtDNA COI (mitochondrial DNA)序列，区分出H1、H2、H3、H4、H5和H6共6个单体型，大部分个体集中于单体型H1、H3和H4。这3个单体型是目前在全球范围内广泛分布的“温室品系”，H6是“羽扇豆品系”(仅在新西兰羽扇豆上发生，不对其他植物造成危害)。通过单体型在各种群的分布情况分析，发现除日本种群仅有1个单体型外，其它种群都有2个，甚至2个以上单体型，表明西花蓟马在世界各地种群中具有较高的遗传多样性，西花蓟马入侵到新的地区出现了明显的遗传分化或具有多个入侵来源。我国北京和云南种群分别有4个和2个单体型，说明我国西花蓟马种群可能存在多个来源。另外在北京田间种群发现一个单体型H5序列与“羽扇豆品系”高度同源，仅有2个碱基差异，其与“羽扇豆品系”的关系尚有待查明。 利用AFLP(Amplified Fragment Length Polymorphisim)技术对不同地理区域的西花蓟马种群间和种群内的遗传分化进行了初步研究。用6对引物对5个西花蓟马种群的遗传多样性进行分析，结果扩增出了192条多态带，多态性比率为88.9％，表明同一地区西花蓟马种群内已经存在一定程度的遗传分化，但分化的程度各种群之间表现差异，中国、荷兰、美国、澳大利亚和日本五个种群内个体之间遗传相似性分别为0.79-0.95、0.71-1.00、0.62-1.00、0.74-0.94和0.86-0.97。对5个西花蓟马种群的遗传结构分析表明，不同地区西花蓟马种群间存在着明显的遗传分化，种群间的固定指数为0.367-0.656，总固定指数为0.547±0.067。本研究的聚类分析结果显示，我国北京种群与荷兰种群明显聚为一支，表明我国北京西花蓟马种群与荷兰种群的遗传关系最近，从而推测我国北京西花蓟马种群可能来自荷兰。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1西花蓟马的生物学、生态学和防治

1.1.1西花蓟马的鉴定

1.1.2西花蓟马的分布

1.1.3西花蓟马生物学、生态学特征

1.1.4西花蓟马防治

1.2分子标记技术及其在昆虫学研究中的应用

1.2.1限制性片断长度多态性(RFLP)

1.2.2随机扩增片段多态性(RAPD)

1.2.3扩增片段长度多态性(AFLP)

1.2.4简单重复序列(SSRs)

1.2.5特征序列扩增区(SCARs)

1.2.6单链构象多态性(SSCP)

1.2.7线粒体DNA(mtDNA)

1.3立题依据、研究目的和意义

第二章西花蓟马的发生、危害调查

2.1材料与方法

2.2结果与分析

2.2.1北京地区调查结果

2.2.2浙江地区调查结果

2.2.3云南地区调查结果

2.2.4西花蓟马分布及危害寄主

2.2.5西花蓟马在不同寄主上的危害程度

2.3讨论

第三章西花蓟马分子鉴定

3.1材料与方法

3.2结果与分析

3.2.1 DNA的浓度与纯度

3.2.2双管巢式PCR

3.2.3单管巢式PCR

3.3讨论

第四章西花蓟马生物测定方法建立及防治药剂筛选研究

4.1西花蓟马药剂敏感性生物测定方法建立

4.1.1试验材料与方法

4.1.2检查结果

4.1.3结果计算

4.1.4结果与分析

4.1.5讨论

4.2西花蓟马防治药剂筛选

4.2.1材料与方法

4.2.2结果计算

4.2.3结果与分析

4.2.4讨论

第五章西花蓟马生物学特性研究

5.1西花蓟马在5种蔬菜叶片上的生活史观察

5.1.1材料与方法

5.1.2结果与分析

5.1.3讨论

5.2温度对西花蓟马生长发育的影响

5.2.1材料与方法

5.2.2结果与分析

5.2.3讨论

第六章西花蓟马不同地理种群的遗传分化

6.1西花蓟马不同地理种群mtDNA COI序列分析

6.1.1材料与方法

6.1.2结果与分析

6.1.3小结与讨论

6.2西花蓟马不同地理种群遗传分化的AFLP分析

6.2.1材料与方法

6.2.2结果与分析

6.2.3讨论

第七章结论

参考文献

致谢

个人简历

附录