美洲斑潛蠅寄主選擇的初步研究

植物與昆蟲的關(guān)系是一個非常重要的生物學(xué)問題，它對人類的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活環(huán)境有很大的影響。因此,關(guān)于植物與昆蟲關(guān)系的研究一直是生態(tài)學(xué)研究的熱點之一,特別是近20a來取得了很大的進(jìn)展,已成為化學(xué)生態(tài)學(xué)研究的核心內(nèi)容。美洲斑潛蠅(LiriomyzasativaeBlanchard)是世界上最危險的檢疫性害蟲之一,自從1993年傳入我國海南省以來,目前已至少蔓延到全國25個省、市和自治區(qū),給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了嚴(yán)重?fù)p失。由于該蟲生活史短、繁殖力強及易產(chǎn)生抗藥性,因此選用抗蟲品種是持續(xù)控制其危害的有效途徑之一。寄主植物選擇性的研究是選育和利用抗蟲品種的基礎(chǔ)。然而,關(guān)于美洲斑潛蠅寄主選擇性的研究,國內(nèi)外并不多見。Carolina等曾研究了美洲斑潛蠅在利馬豆和洋蔥上的選擇性差異,鄧望喜等在室內(nèi)比較研究了美洲斑潛蠅對豆科與葫蘆科主要蔬菜品種的選擇性差異,張慧杰等評價了美洲斑潛蠅在田間的寄主選擇性。關(guān)于美洲斑潛蠅的寄主選擇機制方面,Parrella認(rèn)為美洲斑潛蠅對寄主的嗜好與表面茸毛的分布和密度有關(guān),張慧杰等和戴小華等分別探討了美洲斑潛蠅寄主選擇性與葉片結(jié)構(gòu)和葉片營養(yǎng)含量的關(guān)系。但是關(guān)于寄主揮發(fā)物和顏色在美洲斑潛蠅寄主選擇中作用的研究未見有過報道,而目前普遍認(rèn)為昆蟲視覺和嗅覺等在寄主選擇中起著重要的作用。為此本文對寄主植物葉片揮發(fā)物、葉色和表皮毛在寄主選擇中的作用進(jìn)行了初步研究,以其為深入探討植物與植食性昆蟲的相互關(guān)系及利用作物布局和抗蟲品種防治美洲斑潛蠅的危害提供必要的基礎(chǔ)。1材料和方法1.1試驗材料1.1.1養(yǎng)蟲籠處理供試美洲斑潛蠅成蟲來自養(yǎng)蟲室,試驗前作如下處理:將200對剛羽化的成蟲接入養(yǎng)蟲籠(35×35×61cm3)內(nèi)24h,任其交尾;前12h提供長豇豆作為食物源,后12h任其饑餓。1.1.2臂氣流量控制參考Pell和Vet(1983)的裝置設(shè)計制作,材料為無色無味的有機玻璃。四臂的氣流量控制在250ml/min,室內(nèi)溫度控制在25℃左右。將嗅覺儀放置于四周安裝有日光燈的裝置內(nèi),以使反應(yīng)室各方向的光照強度均勻一致。1.1.3葉片的處理用一真空泵從嗅覺儀中心抽氣,氣味源(約5g四季豆新鮮葉片,葉片無破損)放置于嗅覺儀其中一臂部的三角燒瓶內(nèi),其它臂的三角瓶內(nèi)放入濕潤的濾紙作為對照。1.2測試方法1.2.1主要藥物對美國斑點蒼蠅的影響(1)安物思路對成蟲停留時間的觀察選擇活潑的美洲斑潛蠅雌成蟲30頭,每次接入1頭于嗅覺儀反應(yīng)室內(nèi),連續(xù)觀察20min后更換氣味源,每臂輪換一次,當(dāng)四臂各輪換一次后,更換新的雌成蟲。觀察時,用秒表連續(xù)記錄雌成蟲在每臂區(qū)域停留的時間。臂間更換一次氣味源,間隔5min后再觀察。(2)全臂試,檢查選擇活潑的美洲斑潛蠅雌成蟲100頭,每次接入10頭于嗅覺儀反應(yīng)室內(nèi),觀察30min后更換氣味源,每臂輪換一次,當(dāng)四臂各輪換一次后,更換新的雌成蟲10頭。觀察時,每間隔5min記錄在各臂區(qū)域停留的雌成蟲數(shù)。臂間更換一次氣味源后,間隔5min再觀察。每更換一次成蟲,各臂記錄6次,統(tǒng)計總蟲量。1.2.2主要顏色對美國斑點蒼蠅的影響(1)觀察組的時間和方法將四季豆葉片用打孔器打出直徑為4cm的圓片,并將濾紙剪成同樣大小的圓片作為對照。將直徑15cm的培養(yǎng)皿底部墊上濾紙并分成兩半,一半放上葉子圓片,另一半放上濾紙圓片,用透明的食物保鮮膜密封圓片,以防葉片氣味散出產(chǎn)生干擾作用。選擇活潑的美洲斑潛蠅雌成蟲30頭,每次在培養(yǎng)皿中接入1頭雌蟲,連續(xù)觀察10min,用秒表分別記錄雌蟲在葉子圓片和濾紙圓片上停留的時間。10min后將培養(yǎng)皿水平旋轉(zhuǎn)90°,間隔2min后繼續(xù)觀察。每頭雌蟲共觀察4個方向,然后換用另一頭雌蟲、葉片、保鮮膜和濾紙等,并用75%酒精擦洗培養(yǎng)皿3遍,待干后再用。(2)平板下局部觀察將嗅覺儀平板裝置的通氣口密封后,將一三角瓶放置于平板的一角,瓶內(nèi)放有四季豆葉片并密封,另取3個同樣的空三角瓶放置于平板另外三角作對照。注意放置時以便于平板內(nèi)供試的成蟲能充分發(fā)現(xiàn)瓶內(nèi)葉片。選擇活潑的美洲斑潛蠅雌成蟲100頭,每次將10頭雌蟲接入平板內(nèi),連續(xù)觀察20min,每隔5min記錄各區(qū)域分布的蟲數(shù)。20min后在嗅覺儀平板的四角間輪流更換一次裝有葉片的三角瓶,然后換用另外的10頭雌蟲,并對平板用75%酒精擦洗3遍,待干后使用。1.2.3養(yǎng)蟲缸的設(shè)置選擇表皮毛較多的黃瓜(夏豐一號)葉片作為供試材料,用打孔器打出直徑為2.3cm的小圓片。將另外同一葉齡的黃瓜葉片在解剖鏡下小心地用眼科鑷子夾除表皮毛,注意不要損傷葉片,也同樣打出直徑為2.3cm的圓片。取直徑為15cm的養(yǎng)蟲缸,內(nèi)鋪有約1cm厚的植物營養(yǎng)培養(yǎng)基,將成對的有毛、無毛葉子圓片緊貼于培養(yǎng)基上。每個培養(yǎng)缸內(nèi)貼有3組成對的葉子圓片,接入兩對經(jīng)預(yù)處理的美洲斑潛蠅成蟲,然后蓋上紗布,用橡皮筋扎緊。24h后用解剖鏡觀察記錄葉子圓片上的產(chǎn)卵數(shù)。試驗共設(shè)15個養(yǎng)蟲缸,即15個重復(fù)。所用數(shù)據(jù)處理及分析均采用DPS軟件進(jìn)行。2結(jié)果與分析2.1工品的性或外來菌在不同的比例下造成克氏原螯蝦感染時總成蟲量的比較將單蟲試驗和多蟲試驗結(jié)果分別列于表1和表2。從表1可以看出,在單蟲試驗中雌蟲在各臂區(qū)域停留的時間在總體上存在顯著的差異(p<0.05),但無一定的規(guī)律性,雌蟲不一定在氣味源所在臂區(qū)域停留的時間最長,有時甚至最短。例如,當(dāng)氣味源位于嗅覺儀的Ⅱ臂時,雌蟲在其區(qū)域內(nèi)停留的時間反而最短。在多蟲試驗中,當(dāng)氣味源分別位于Ⅰ臂和Ⅱ臂時,各臂區(qū)域分布的蟲量差異不明顯(p>0.05);當(dāng)氣味源分別位于嗅覺儀的Ⅲ臂和Ⅳ臂時,各臂區(qū)域分布的蟲量在總體上存在顯著差異(p<0.05),但與單蟲試驗一樣也無一定的規(guī)律性。這說明供試寄主揮發(fā)物在美洲斑潛蠅寄主選擇行為中作用不明顯。2.2多蟲試驗結(jié)果u檢驗結(jié)果表明,在單蟲試驗中美洲斑潛蠅在濾紙圓片上與在葉子圓片上停留的時間存在著極顯著的差異(p<0.01)(表3),其在葉子圓片上停留的時間明顯多于在濾紙上停留的時間。同時,在試驗中觀察到,每當(dāng)美洲斑潛蠅雌成蟲停留在葉子圓片上時,會不停地在上面爬動,有伺機取食或產(chǎn)卵的跡象。這說明寄主植物葉片的綠色對美洲斑潛蠅雌成蟲有明顯的吸引力。方差分析表明,在多蟲試驗中美洲斑潛蠅雌蟲在嗅覺儀各臂區(qū)域分布的蟲量存在極顯著的差異(p<0.01)(表4),其在有葉片區(qū)域停留的數(shù)量均在30頭以上,而在其它3個無葉片區(qū)域停留的數(shù)量均在4頭以下。這進(jìn)一步說明寄主植物葉色在美洲斑潛蠅寄主選擇中起著重要的作用。2.3無毛模擬的卵量與無毛模擬的卵量染色比較t測驗結(jié)果表明,美洲斑潛蠅在有毛和無毛葉子圓片上的產(chǎn)卵量存在極顯著的差異(t=17.95,df=14),無毛葉子圓片上的平均卵量(5.60±0.14)明顯高于有毛葉子圓片上的平均卵量(2.69±0.88)。這說明寄主葉片表皮毛有阻礙美洲斑潛蠅產(chǎn)卵的作用。3其它特殊種類和放養(yǎng)植物對美斑潛蠅成蟲的選擇性作用植食性昆蟲對寄主植物的發(fā)現(xiàn)和選擇主要包括定向和定位兩個行為過程。在對寄主植物及生境的定向反應(yīng)中,昆蟲的視覺和嗅覺起著重要的作用,而在對寄主植物種類和取食、產(chǎn)卵的定位反應(yīng)中,昆蟲的觸覺和味覺起著重要的作用。通常認(rèn)為寄主植物的揮發(fā)性物質(zhì)、顏色和形狀等在植食性昆蟲對寄主植物的定向過程中起著重要作用。在本研究中,四季豆葉片顏色對美洲斑潛蠅雌成蟲具有明顯的引誘作用,而四季豆葉片揮發(fā)物對美洲斑潛蠅雌成蟲行為無明顯的影響,這是否是由于揮發(fā)物濃度不夠,還是美洲斑潛蠅本身既有的特性,有待于進(jìn)一步深入研究。此外,寄主的形狀和顏色種類(波長)在美洲斑潛蠅對寄主定向中起什么作用,也有待于今后補充研究。美洲斑潛蠅成蟲用產(chǎn)卵器在葉片上刺孔產(chǎn)卵和取食,產(chǎn)卵行為和取食行為相一致。美洲斑潛蠅幼蟲移動性差,只能在成蟲所產(chǎn)的葉片內(nèi)蛀食,成蟲的產(chǎn)卵行為決定了幼蟲的生存環(huán)境和食料。因此,美洲斑潛蠅成蟲的產(chǎn)卵選擇行為決定了美洲斑潛蠅的寄主選擇性。一般認(rèn)為植物葉表面毛狀體在植食性昆蟲對寄主植物的定位過程中起著重要的作用。本研究表明寄主葉片表皮毛有阻礙美洲斑潛蠅產(chǎn)卵的作用。李勇等人在研究美洲斑潛蠅對番茄的選擇性行為中發(fā)現(xiàn),番茄葉片表皮毛的密度和長度與選擇性強度呈負(fù)相關(guān)。其它種類的斑潛蠅也有相同的現(xiàn)象。但張惠杰等人調(diào)查研究了不同寄主植物對美洲斑潛蠅的適合度及其與葉片結(jié)構(gòu)的關(guān)系,其結(jié)果是適合度與葉片表皮毛的數(shù)量無顯著的相關(guān)性。本文認(rèn)為張文之所以得到與絕大多數(shù)研究相反的結(jié)果,是與其選用的研究材料有關(guān)。張文所用的寄主材料為不同種的植物,不同種的寄主植物所含的營養(yǎng)物質(zhì)、