小麦、棉花蚜虫-寄生蜂食物网结构分析

摘要

目前蚜虫-寄生蜂关系模型常被用于节肢动物食物网结构与功能的研究。蚜虫-寄生蜂食物网传统研究方法由于寄生蜂形态鉴定难、工作量大等原因，极大局限了该类工作的研究进展。蚜虫是华北小麦和棉花上一类主要害虫，但至今对其蚜虫-寄生蜂食物网结构缺乏系统的认识，限制了寄生蜂控蚜功能的挖掘利用。本研究调查鉴定了华北小麦、棉花上蚜虫的寄生蜂种类，发展了蚜虫-寄生蜂多重PCR检测体系，并分析比较了麦棉单间作模式下两种作物上蚜虫-初级寄生蜂-重寄生蜂食物网结构。
　　2014-2015年，对华北地区小麦、棉花上蚜虫寄生蜂进行了采集与鉴定。初级寄生蜂，麦田发现了三种，分别为乌兹别克蚜茧蜂Aphidius uzbekistanicus Luzhetski、烟蚜茧蜂Aphidius gifuensis(Ashmead)和阿尔蚜茧蜂Aphidius ervi Haliday;棉田三种，除了烟蚜茧蜂，还有棉蚜刺茧蜂Binodoxys communis(Gahan)和白足蚜小蜂Aphelinus albipodus Hayat and Fatima。优势初级寄生蜂种类分别为乌兹别克蚜茧蜂数和棉蚜刺茧蜂，最高占初级寄生蜂总数的86.21％和99.7％。小麦蚜虫重寄生蜂共14种，Alloxysta fracticornis(Thomson)、A.japonicus(Ashmead)、A.pusilla(Kieffer)、A.victrix(Westwood)、宽肩阿莎金小蜂Asaphes suspensus(Nees)、蚜茧蜂金小蜂Asaphes vulgaris Walker、合沟细蜂Dendrocerus carpenteri(Curtis)、黄足分盾细蜂Dendrocerus laticeps(Hedicke)、蚜虫宽缘金小蜂Pachyneuron aphidis(Bouché)、Phaenoglyphis villosa(Hartig)、Syrphophagus aphidivorus Mayr、S.eliavae Japoshvili、S.taeniatus(F(o)rster)和Syrphophagus sp.。棉花蚜虫重寄生蜂种类共10种，除了宽肩阿莎金小蜂、黄足分盾细蜂、蚜虫宽缘金小蜂、P villosa、Syrphophagus aphidivorus、S.eliavae、S.taeniatus和Syrphophagus sp.，发现新物种Alloxysta brevis(Thmoson)、A.pusilla(Kieffer)。重寄生蜂的优势种有宽缘金小蜂和跳小蜂属的重寄生蜂。
　　根据以上物种信息，以mtDNA为目标基因，分别设计了华北麦田和棉田的多重PCR体系。华北麦田多重PCR检测体系包括三个多重PCR和五个单重PCR，分别检测四种常见麦蚜，四种初级寄生蜂和九种重寄生蜂，体系灵敏度DNA模板检出限最低为1000拷贝。同样，棉田蚜虫-寄生蜂多重PCR体系包括两个多重PCR和三个单重PCR，可检测一种棉花蚜虫，三种初级寄生蜂和六种重寄生蜂，DNA模板检出限也最低为1000拷贝。利用该分子检测方法可提高检测的准确性，降低检测时间，建立起蚜虫-寄生蜂食物网关系。
　　2016-2017年，麦棉间作田除了棉田蚜虫种群数量存在显著差异，寄生率、寄生蜂物种组成和蚜虫-寄生蜂食物网参数并无显著差异。这可能是因为麦田和棉田寄主蚜虫和初级寄生蜂种类不同，间作并不能提高寄生蜂对其它作物蚜虫的控制作用，同时蚜虫-初级寄生蜂和初级寄生蜂-重寄生蜂食物网关系并无显著变化。
　　本研究结果提供了华北麦田和棉田全面的蚜虫寄生蜂物种信息，提供了一种新的蚜虫-寄生蜂食物网分子检测方法，为进一步开展景观复杂性对蚜虫-初级寄生蜂-重寄生蜂食物网关系的影响打下基础。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 麦田、棉田常见蚜虫寄生蜂种类

1．1．1 麦田常见蚜虫寄生蜂种类

1．1．2 棉田常见蚜虫寄生蜂种类

1．2 蚜虫寄生蜂对麦田、棉田蚜虫种群的控制作用

1．2．1 麦田蚜虫寄生蜂对麦蚜种群的控制作用

1．2．2 棉田蚜虫寄生蜂对棉蚜种群的控制作用

1．3 蚜虫-寄生蜂食物网关系研究方法

1．3．1 蚜虫-寄生蜂食物网关系传统研究方法

1．3．2 分子检测手段

1．3．3 新一代测序技术(NGS)

1．4．2 气候变化

1．4．3 景观格局

1．4．4 农业集约化

1．4．5 氮肥施用

1．4．6 其它因素

1．5 研究思路

1．5．1 立题依据

1．5．2 研究内容

第二章 小麦蚜虫寄生蜂种类鉴定

2．1 材料与方法

2．1．1 研究地点

2．1．2 样品采集方法

2．1．3 主要试剂

2．1．4 主要仪器设备

2．1．5 物种鉴定方法

2．2 结果与分析

2．2．1 华北麦田寄生蜂采集数量

2．2．2 华北麦田初级寄生蜂物种组成

2．2．3 华北麦田重寄生蜂物种组成

2．3 讨论

第三章 棉花蚜虫寄生蜂种类鉴定

3．1 材料与方法

3．1．1 采样地点

3．1．2 样品采集方法

3．1．3 物种鉴定方法

3．2 结果与分析

3．2．1 华北棉田寄生蜂采集数量

3．2．2 华北棉田初级寄生蜂物种组成

3．2．3 华北棉田重寄生蜂物种组成

3．3 讨论

第四章 小麦蚜虫-寄生蜂多重PCR体系

4．1 材料与方法

4．1．1 供试虫源

4．1．2 主要试剂

4．1．3 主要仪器设备

4．1．4 研究方法

4．1．5 数据分析

4．2 结果与分析

4．2．1 小麦蚜虫-寄生蜂多重PCR体系

4．2．2 小麦蚜虫-寄生蜂食物网定性分析

4．3 讨论

第五章 棉花蚜虫-寄生蜂多重PCR体系

5．1 材料与方法

5．1．1 供试虫源

5．1．2 主要试剂

5．1．3 主要仪器设备

5．1．4 研究方法

5．1．5 数据分析

5．2 结果与分析

5．2．1 棉花蚜虫-寄生蜂多重PCR体系

5．2．2 棉花蚜虫-寄生蜂食物网定性分析

5．3 讨论

第六章 小麦蚜虫-寄生蜂食物网定量分析

6．1 材料与方法

6．1．1 研究地点

6．1．2 样品采集和调查方法

6．1．3 主要试剂

6．1．4 仪器设备

6．1．5 研究方法

6．1．6 数据分析

6．2 结果与分析

6．2．1 小麦蚜虫种群及寄生率发生动态

6．2．2 小麦蚜虫-寄生蜂定量食物网关系

6．2．3 小麦蚜虫-寄生蜂食物网参数分析

6．3 讨论

第七章 棉花蚜虫-寄生蜂食物网定量分析

7．1 材料与方法

7．1．1 研究地点

7．1．2 样品采集和调查方法

7．1．3 主要试剂

7．1．4 仪器设备

7．1．5 研究方法

7．1．6 数据分析

7．2 结果与分析

7．2．1 棉花蚜虫种群及寄生率发生动态

7．2．2 棉花蚜虫-寄生蜂定量食物网关系

7．2．3 棉花蚜虫-寄生蜂食物网参数分析

7．3 讨论

第八章 全文总结与展望

8．1 主要创新性结论

8．1．1 华北麦田和棉田寄生蜂种类

8．1．2 华北麦田和棉田多重PCR检测体系

8．1．3 单间作麦棉田定量食物网比较

8．2 亟待开展的工作

8．2．1 食物网结构与寄生蜂生物控害功能的关系

参考文献

附录

致谢

作者简介