B型烟粉虱取食诱导的烟草对斜纹夜蛾生长发育和繁殖的影响及机制

论文摘要

B型烟粉虱是一种世界性的入侵害虫。该虫自入侵我国后,已成为多种作物和烟草上的重要害虫,并在局部烟区爆发成灾。烟草是重要的模式植物,随着B型烟粉虱的侵入,B型烟粉虱和斜纹夜蛾同时成为了烟草上的重要害虫。为明确B型烟粉虱诱导的烟草防御反应在烟粉虱与斜纹夜蛾种间竞争中的作用并探讨其机制,本研究以B型烟粉虱—烟草—斜纹夜蛾作为研究体系,研究了B型烟粉虱为害的烟草对斜纹夜蛾寄主选择、取食、生长发育与繁殖的影响和时空效应；测定了B型烟粉虱为害后的烟草植株中主要营养成分和相关防御酶活性的时空变化,探讨了其机制,探讨了SA防御信号途径在烟粉虱诱导的烟草对斜纹夜蛾防御中的作用。本研究对揭示B型烟粉虱对斜纹夜蛾的种间竞争机制,深入研究外来入侵害虫B型烟粉虱的入侵机制具有重要的意义。本研究主要结果如下：1、B型烟粉虱为害的烟草植株对斜纹夜蛾寄主选择和幼虫取食行为均有不利的影响。B型烟粉虱为害后的烟草植株对斜纹夜蛾成虫有明显的驱避作用,斜纹夜蛾成虫在B型烟粉虱为害后的植株上的落卵量较对照植株降低了40.9%。B型烟粉虱为害的虫体叶对斜纹夜蛾初孵化幼虫具有明显的排斥作用,而中间叶和系统白脉叶有一定的吸引作用,心叶不影响斜纹夜蛾幼虫对寄主的选择性。B型烟粉虱为害的烟草植株叶片对斜纹夜蛾幼虫具有显著的拒食作用,虫体叶拒食作用明显大于系统白脉叶片。与对照相比,B型烟粉虱为害的虫体叶和系统白脉叶降低了斜纹夜蛾幼虫单位时间取食次数或取食比例,虫体叶还显著延长了幼虫开始取食时间,总取食面积显著减少。2、B型烟粉虱若虫取食诱导的烟草植株对斜纹夜蛾生长发育、存活和繁殖具有显著的抑制作用,并具有明显的空间和时间效应。烟粉虱为害后的烟草植株不同叶位的叶片对斜纹夜蛾不利影响的顺序为虫体叶>中间叶>系统白脉叶,心叶对斜纹夜蛾的影响没有明显的不利影响。取食烟粉虱为害植株虫体叶的斜纹夜蛾幼虫与对照相比,总发育历期延长了4.58d,幼虫期存活率降低了28.0%,相对发育速率降低了74.42%,成虫繁殖力降低了47.30%。证明烟粉虱若虫诱导的烟草对斜纹夜蛾的防御反应在烟草植株体内具有空间传递性。B型烟粉虱若虫为害烟草虫体叶和系统白脉叶1d至10d内对斜纹夜蛾1龄幼虫的生长发育和存活率没有明显的影响,但在为害至15d和20d时对斜纹夜蛾幼虫发育历期、存活率和相对发育速率具有显著不利影响,在25d仍有一定的不利影响,但差异不显著。3、测定了烟粉虱为害诱导的烟株内主要营养成分和主要防御酶活性的时空变化,结合对斜纹夜蛾的生物活性测定结果综合分析,表明烟粉虱取食诱导的烟草中几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、PPO活性和胰蛋白酶抑制剂含量上升与对斜纹夜蛾幼虫生长发育的不利影响呈正相关；POD、总糖含量和C/N与烟草对斜纹夜蛾的抗性有一定的相关性；PAL与B型烟粉虱诱导的烟草对斜纹夜蛾的防御没有直接关系。4、利用转NahG基因的NahG烟草和野生型烟草作为材料,研究了B型烟粉虱为害前后的烟草对斜纹夜蛾生长发育影响的差异。结果表明：斜纹夜蛾幼虫取食B型烟粉虱为害后的NahG烟草后对其生长发育无显著影响,而取食野生型烟草虫体叶和系统白脉叶的斜纹夜蛾3龄幼虫与相应对照叶片相比,相对发育速率分别降低了33.22%和19.04%；取食面积分别降低了33.77%和23.15%。用外源SA 500μg/ml、750μg/ml喷施NahG烟草后对斜纹夜蛾的生长发育无明显影响,而喷施野生型烟草后对斜纹夜蛾幼虫的生长发育均产生明显的不利影响。以上研究结果证明水杨酸防御信号途径在烟草介导的B型烟粉虱对斜纹夜蛾的防御反应中起到重要作用。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 植食性昆虫取食诱导的植物防御反应
• 1.2 水杨酸信号途径在诱导抗虫性中的作用
• 1.3 烟粉虱取食诱导的植物防御
• 1.4 研究的目的意义及设计思路
• 2 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 B型烟粉虱为害的烟草对斜纹夜蛾成虫产卵和幼虫取食行为的影响
• 2.2.1 B型烟粉虱前侵染烟草
• 2.2.2 成虫产卵选择测定
• 2.2.3 幼虫取食选择测定
• 2.2.4 对斜纹夜蛾幼虫拒食作用测定
• 2.2.5 对斜纹夜蛾幼虫其它取食行为指标的测定
• 2.2.6 统计分析方法
• 2.3 B型烟粉虱取食诱导的烟草对斜纹夜蛾生长发育和繁殖影响的时空效应
• 2.3.1 供试材料
• 2.3.2 对斜纹夜蛾生长发育影响的空间效应
• 2.3.2.1 B型烟粉虱前侵染烟草
• 2.3.2.2 对斜纹夜蛾生长发育和繁殖的影响
• 2.3.2.3 对斜纹夜蛾幼虫相对发育速率的影响
• 2.3.3 对斜纹夜蛾生长发育影响的时间效应
• 2.3.3.1 B型烟粉虱前侵染烟草
• 2.3.3.2 对斜纹夜蛾幼虫存活率和发育历期的影响
• 2.3.3.3 对斜纹夜蛾幼虫相对发育速率的影响
• 2.4 B型烟粉虱取食的烟草对斜纹夜蛾防御反应的生理生化机制探讨
• 2.4.1 材料与方法
• 2.4.2 植物营养成分含量测定
• 2.4.3 防御蛋白测定
• 2.5 水杨酸信号途径在B型烟粉虱诱导的烟草对斜纹夜蛾防御中的作用
• 2.5.1 材料与方法
• 2.5.2 烟草植株的前处理
• 2.5.3 B型烟粉虱为害NahG烟草后对斜纹夜蛾幼虫生长发育的影响
• 2.5.4 外源喷施SA对斜纹夜蛾幼虫生长发育的影响
• 3 结果与分析
• 3.1 B型烟粉虱为害的烟草对斜纹夜蛾成虫产卵和幼虫取食行为的影响
• 3.1.1 对斜纹夜蛾成虫产卵选择的影响
• 3.1.2 对斜纹夜蛾幼虫取食选择的影响
• 3.1.3 对斜纹夜蛾幼虫拒食作用的影响
• 3.1.4 对斜纹夜蛾幼虫其它取食行为指标的影响
• 3.2 B型烟粉虱取食诱导的烟草对斜纹夜蛾生长发育和繁殖影响的时空效应
• 3.2.1 B型烟粉虱为害烟草后对斜纹夜蛾影响的空间效应
• 3.2.1.1 对斜纹夜蛾幼虫发育历期的影响
• 3.2.1.2 对斜纹夜蛾幼虫相对发育速率的影响
• 3.2.1.3 对斜纹夜蛾幼虫存活率的影响
• 3.2.1.4 对斜纹夜蛾蛹重的影响
• 3.2.1.5 对斜纹夜蛾成虫繁殖力的影响
• 3.2.1.6 对斜纹夜蛾成虫寿命的影响
• 3.2.2 B型烟粉虱为害烟草后对斜纹夜蛾影响的时间效应
• 3.2.2.1 对斜纹夜蛾幼虫发育历期的影响
• 3.2.2.2 对斜纹夜蛾幼虫存活率的影响
• 3.2.2.3 对斜纹夜蛾幼虫相对发育速率的影响
• 3.3 B型烟粉虱取食的烟草对斜纹夜蛾防御反应的生理生化机制探讨
• 3.3.1 B型烟粉虱为害烟草后对植株内营养成分影响的空间效应
• 3.3.1.1 总糖
• 3.3.1.2 总氮
• 3.3.1.3 C/N
• 3.3.1.4 氨基酸含量
• 3.3.2 B型烟粉虱为害烟草对烟株内主要防御蛋白影响的时空效应
• 3.3.2.1 对PAL活性的影响
• 3.3.2.2 对PPO活性的影响
• 3.3.2.3 对POD活性的影响
• 3.3.2.4 对几丁质酶活性的影响
• 3.3.2.5 对β-1,3-葡聚糖酶活性的影响
• 3.3.2.6 对胰蛋白酶抑制剂含量的影响
• 3.4 水杨酸信号途径在B型烟粉虱诱导的烟草对斜纹夜蛾防御中的作用
• 3.4.1 B型烟粉虱为害NahG烟草后对斜纹夜蛾幼虫生长发育的影响
• 3.4.1.1 对幼虫相对发育速率的影响
• 3.4.1.2 对幼虫拒食作用的影响
• 3.4.2 外源喷施SA对斜纹夜蛾幼虫生长发育的影响
• 3.4.2.1 对幼虫相对发育速率的影响
• 3.4.2.2 对幼虫拒食作用的影响
• 4 讨论
• 5 结论
• 6 参考文献
• 7 附录
• 8 致谢
• 9 攻读学位期间发表论文情况