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，蚜蟲專性內(nèi)共生細(xì)菌布赫納什菌Buchnera對于宿主蚜蟲的營養(yǎng)代謝具有重要的作用，兩者已建立了長期的協(xié)同演化關(guān)系；而蚜繭蜂是一類專門寄生蚜蟲的內(nèi)寄生蜂，蚜蟲與蚜繭蜂亦有著長期的協(xié)同演化歷史，因此，推測蚜蟲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)，蚜蟲次生共生細(xì)菌與蚜蟲抵抗蚜繭蜂存在著直接關(guān)系。而且有研究推測，蚜繭蜂的寄主選擇可能與蚜蟲專性共生菌動態(tài)有關(guān)。但迄今尚未見研究報(bào)道，直接驗(yàn)證蚜蟲初生共生菌－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。為了探究這一問題，本論文研究比較了可疑柄瘤蚜繭蜂Lysiphlebus ambiguus對有菌和無菌黑豆蚜Aphis fabae各個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）對寄生蜂與寄主的互作生態(tài)學(xué)研究剛剛開始，急需增加新的研究案例。對此研究了高CO2濃度下可疑柄瘤蚜繭蜂對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)，旨在檢測供試蚜蟲內(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，在供試蚜蟲種群中排除了次生共生細(xì)菌對寄生蜂的可能作用。子代蜂在無菌蚜蟲體內(nèi)的存活率低于有菌蚜蟲，不同歷期蚜蟲之間也存在差異，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不同含菌狀態(tài)、不同歷期寄主蚜蟲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，使蚜蟲初生共生菌迅速凋亡，稱這些蚜蟲為無菌蚜蟲，未

5、進(jìn)行抗生素處理的蚜蟲稱為有菌蚜蟲。在非選擇條件下，分別將不同處理的各歷期蚜蟲暴露給可疑柄瘤蚜繭蜂寄生。結(jié)果表明，除1齡蚜蟲外，各歷期無菌蚜蟲的體型顯著小于有菌蚜蟲?？梢杀鲅晾O蜂對2～4齡無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齡無菌蚜蟲；但在1齡和成蚜中未表現(xiàn)出顯著差異。除4齡寄主外，寄生無菌蚜蟲的子代蜂羽化率顯著低于寄生有菌蚜蟲。
　　 與寄生有菌蚜蟲相比，寄生無菌蚜蟲的

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

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，在歷期相同的無菌和有菌寄主黑豆蚜之間，可疑柄瘤蚜繭蜂對較高歷期（4齡和成蚜）的有菌寄主表現(xiàn)出顯著偏好，但從子代蜂幼蟲存活率和性比看，無菌蚜蟲與有菌蚜蟲無顯著差異；在體型大小相同、但歷期和含菌狀態(tài)不同（2齡有菌和4齡無菌）的寄主黑豆蚜之間，可疑柄瘤蚜繭蜂偏好2齡有菌蚜蟲。然而在不同歷期的無菌蚜蟲之間，可疑柄瘤蚜繭蜂未表現(xiàn)顯著偏好。據(jù)測推測，可疑柄瘤蚜繭蜂能鑒別出老齡的有菌和無菌

8、黑豆蚜，但是當(dāng)所提供的蚜蟲體型大小相近時，初生共生菌似乎又不是可疑柄瘤蚜繭蜂完成發(fā)育的一個必要條件，共生菌缺失僅影響到蚜繭蜂在老齡無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無菌和有菌黑豆蚜斑塊的寄主搜尋行為。可疑柄瘤蚜繭蜂對有菌寄主和無菌寄主斑塊的選擇比例無顯著差異，在有菌寄主斑塊和無菌寄主斑塊上的搜尋時間和滯留時間沒有顯著差異。這些結(jié)果都說明，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）隨寄主歷期增長呈現(xiàn)下降趨勢，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)育時間顯著縮短。這些結(jié)果都表明，高濃度CO2對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)卵時能夠識別出有、無共生菌的高齡黑豆蚜，而且這種選擇