连续多代缺水胁迫下麦长管蚜的生活史性状及行为响应

摘要

干旱随着全球气候变暖加剧，不仅对植物造成伤害，同时也影响植食性昆虫的存活和繁衍，尤其是蚜虫这类韧皮部取食的昆虫。我们将采自陕西省和甘肃省不同干旱程度地区（湿润地区、半干旱地区和干旱地区）的麦长管蚜在实验室建立种群。在中度缺水胁迫条件下连续饲养20代、30代和40代后，在三种不同水分处理（水分充沛、中度缺水胁迫、重度缺水胁迫）小麦上测定麦长管蚜的生活史性状，探讨缺水胁迫对不同地区蚜虫生活史性状的影响。此外，研究了麦长管蚜（缺水胁迫 20 代）对水分充沛和重度缺水胁迫寄主的选择和取食行为，并收集鉴定这两种水分处理条件下小麦被蚜虫危害前后的挥发物。主要研究结果如下： （1）胁迫处理20代、30代和40代后，湿润地区来源的麦长管蚜在水分充沛小麦上的若虫总发育历期与第1代相比显著延长，但在中度和重度缺水胁迫的小麦上无显著差异；说明连续多代中度缺水胁迫对湿润地区蚜虫在水分充沛条件下的适应性有负面影响。胁迫处理20代、30代和40代后，半干旱地区来源的麦长管蚜在水分充沛小麦上的若虫总发育历期显著长于第1代，在中度和重度缺水胁迫的小麦上其若虫总发育历期有延长的趋势；说明多代中度缺水胁迫经历对该地区蚜虫的发育不利。胁迫处理 20 代、30代和40代后，干旱地区来源的麦长管蚜在中度和重度缺水胁迫小麦上的若虫总发育历期与第1代相比显著延长，且十天产蚜量显著降低；而在水分充沛小麦上没有显著差异；说明经过连续 40 代中度缺水胁迫后该地区的蚜虫对中度和重度缺水胁迫的适应性也没有增强。 湿润地区来源的蚜虫第1代、20代、40代在重度缺水胁迫处理下的若虫总发育历期显著长于在水分充沛处理下，并且1代、20代、30代在重度缺水胁迫下的十天产蚜量显著少于水分充沛处理下。就半干旱地区来源的蚜虫而言，1代蚜虫在中度和重度缺水胁迫下的若虫总发育历期显著长于水分充沛处理下，1代、30代、40代在重度缺水胁迫下的十天产蚜量显著小于水分充沛或中度缺水胁迫处理下，20代在中度和重度缺水胁迫下的十天产蚜量显著小于水分充沛处理下。干旱地区来源的麦长管蚜胁迫处理 20 代和30代后在重度缺水胁迫下的若虫总发育历期显著长于水分充沛处理下，胁迫处理20代、30 代、40 代的蚜虫在重度缺水胁迫下的十天产蚜量显著小于水分充沛处理下。总之，三个地区来源的麦长管蚜多代缺水胁迫处理后在重度缺水胁迫条件下与水分充沛条 件相比，若虫总发育历期有延长的趋势，十天产蚜量有降低的趋势。 （2）麦长管蚜种群的差异来源分析表明：种群来源、水分处理、基因型对麦长管蚜的主要生活史参数产生了显著影响。其中基因型（嵌套于种群来源中）对麦长管蚜种群间差异的贡献率最大，占了变异来源的23.5% ~ 43.0%；其次是水分处理，占了变异来源的3.6% ~ 26.1%；种群来源的贡献率最小。因此，遗传因素在蚜虫响应缺水胁迫的过程中能起关键作用。 （3）昆虫刺探电位图谱（EPG）研究表明：干旱地区的蚜虫在对照和重度缺水胁迫处理下总刺探次数、第1次到达韧皮部前刺探次数、C波的次数和总时间都显著多于湿润地区的蚜虫，说明该地区的蚜虫在刺探过程中遇到较大阻力，需要花费更长的时间来寻找合适的取食位点。干旱地区来源的蚜虫在重度缺水胁迫处理下G波次数和G波时间显著多于水分充沛处理，说明蚜虫在干旱条件下需花费更多的时间来摄取水分。湿润地区蚜虫的刺探总次数在重度缺水胁迫处理下显著大于水分充沛处理，说明蚜虫在缺水条件下可能需要投入更多的能量寻找适宜的取食场所。 （4）麦长管蚜对寄主植物的选择行为表明：缺水胁迫20代后湿润地区来源的该蚜虫在实验开始2小时内趋向选择水分充沛处理的寄主植物，说明该地区蚜虫连续缺水胁迫20代的经历并不能增强其对缺水胁迫处理小麦的偏好性；干旱地区的麦长管蚜在试验开始2小时内对不同水分处理寄主植物的选择率没有统计上的显著差异，但随着时间的增加蚜虫对水分充沛条件的选择率显著高于缺水胁迫处理。这说明长期缺水胁迫条件虽然可能导致一些基因型蚜虫产生适应性，但导致蚜虫对缺水胁迫条件产生偏好性的可能性很低。 （5）本试验总共鉴定到26种挥发性化合物，其中在缺水胁迫条件下检测到了特有的壬醛和癸醛等，在水分充沛条件下检测到特有的2-乙基戊酸甲酯、甲氧基-苯基-肟和p-伞花烃等。上述蚜虫对不同水分处理小麦的选择性可能受到了各水分处理下这些特异挥发物的影响，这需要将来进一步的试验来验证。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1 麦长管蚜的生活史

1.2 干旱条件对植物与植食性昆虫的影响

1.3 蚜虫的寄主选择与取食行为

1.3.1 蚜虫对寄主的选择行为

1.3.2 蚜虫的刺探和取食行为

1.4 植物挥发物对昆虫的影响

1.5 研究目的和意义

第二章 缺水胁迫下不同地区来源麦长管蚜生活史性状分析

2.1 材料与方法

2.1.1 供试蚜虫

2.1.2 供试寄主植物

2.1.3 对寄主植物的水分胁迫

2.1.4 对蚜虫的多代水分胁迫

2.1.5 生活史性状测定

2.1.6 数据分析

2.2 结果与分析

2.2.1 麦长管蚜主要生活史性状方差来源分析

2.2.2 不同地区来源的麦长管蚜缺水胁迫后在三种水分处理下各龄若虫发育历期比较

2.2.3 不同地区来源的麦长管蚜缺水胁迫后在三种水分处理下若虫总发育历期比较

2.2.4 不同地区来源的麦长管蚜缺水胁迫后在三种水分处理下成蚜重量比较

2.2.5 不同地区来源的麦长管蚜缺水胁迫后在三种水分处理下十天产蚜量比较

2.3 讨论

第三章 缺水胁迫下不同地区来源麦长管蚜的行为响应

3.1 缺水胁迫对不同地区来源麦长管蚜取食行为的影响

3.1.1 材料与方法

3.1.2 结果与分析

3.2 缺水胁迫对不同地区来源麦长管蚜寄主选择的影响

3.2.1 材料与方法

3.2.2 结果与分析

3.3 讨论

第四章 缺水胁迫及蚜害前后小麦挥发物的收集与鉴定

4.1 材料与方法

4.1.1 供试植物

4.1.2 主要仪器

4.1.3 实验方法

4.1.4 数据分析

4.2 结果与分析

4.3 讨论

第五章 结论

参考文献

致谢

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