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寄主树种内生真菌对入侵种松树蜂的影响

王立祥  
【摘要】:松树蜂(Sirex noctilo Fabricius)是国际重大林业检疫性害虫,原产于欧洲和北非,2013年首次发现入侵并定殖于我国东北部分地区,严重危害樟子松林,造成巨大损失。该虫在世界范围内寄主广泛,可危害多种针叶树种,其中最为偏好松属树种。有别于一般钻蛀性害虫仅直接钻蛀树木造成危害,松树蜂具有特殊的“昆虫-共生真菌Amylostereum areolatum”复合致害能力。A.areolatum是松树蜂幼虫必不可少的营养来源。但与被侵入树木中已定殖的真菌相比,A.areolatum竞争资源的能力较弱,一些寄主内生真菌可通过抑制A.areolatum的生长从而破坏松树蜂与共生菌的互利共生关系。松树蜂入侵我国后,寄主树种内生真菌是否有利于松树蜂入侵和定殖尚不明确。本文以松树蜂的寄主树种与潜在寄主树种的内生真菌为研究对象,从群落层面和物种层面,探讨寄主树种内生真菌对入侵害虫松树蜂的影响及作用机制,主要研究结果如下:1、明确了不同健康状态(健康、衰弱、死亡)不同主干高度(基部、中部、上部)松树蜂寄主樟子松的内生真菌群落差异。共分离到内生真菌25属37种,其中健康木分离到9属13种,衰弱木分离到14属23种,死亡木分离到8属11种。不同健康状态下,内生真菌种类在衰弱木中最多,死亡木中最少;内生真菌检出率在死亡木中最高,健康木中最低。不同主干高度而言,内生真菌种类基部多于中上部;内生真菌检出率上部多于中基部。不同健康状态樟子松内生真菌的相似性较低,只在松树蜂危害后的衰弱樟子松上部分离到松树蜂共生菌A.areolatum,检出率为4.8%。2、明确了松树蜂幼虫在寄主内死亡与真菌的关系及主要致害菌种。从死亡幼虫的体表和坑道共分离到真菌9属12种,优势真菌属为木霉属(Trichoderma)、蛇口壳属(Ophiostoma)和球壳孢属(Sphaeropsis)。除大伏革菌(Phlebiopsisgigantea)之外,其余均属于松树蜂寄主的内生真菌。哈茨木霉(T.harzianum)、深绿木霉(T.atroviride)、绿色木霉(T.viride)、小长喙壳(O.minus)和大伏革菌(P.gigantea)接种至样本木后松树蜂幼虫的死亡率显著升高;松球壳孢菌(S.sapinea)和A.areolatum接种至样本木后幼虫死亡率与对照无差异。其中接种小长喙壳(O.minus)样本木的幼虫死亡率最高(69.57%),木材水分流失速率最快。此外,在平板对峙试验中,内生真菌哈茨木霉(T.harzianum)、深绿木霉(T.atroviride)、绿色木霉(T.viride)和大伏革菌(P.gigantea)可直接覆盖并致死A.areolatum菌落;而小长喙壳(O.minus)和松球壳孢菌(S.sapinae)对A.areolatum的抑制能力较弱。明确了内生真菌哈茨木霉(T.harzianum)、深绿木霉(T.atroviride)、绿色木霉(T.viride)和大伏革菌(P.gigantea)可通过抑制A.areolatum的生长以及小长喙壳(O.minus)可降低寄主水分含量从而间接影响松树蜂幼虫在寄主内的生长发育。3、明确了松树蜂寄主树种的优势内生真菌对A.areolatum的拮抗作用。8种优势内生真菌在PDA培养基上的生长速率均显著快于A.areolatum,是其生长速率的2~6倍。不同内生真菌对A.areolatum的拮抗能力不同,这些真菌中,大伏革菌(P.gigantea)、深绿木霉(T.atroviride)、绿色木霉(T.viride)和哈茨木霉(T.harzianum)可完全覆盖并致死A.areolatum;球毛壳菌(Chaetomium globosum)、黑曲霉(Aspergillus niger)、小长喙壳((O.minus)和松球壳孢菌(S.sapinea)可与A.areolatum形成对峙状态,且相互无毒性。其中球毛壳菌(C.globosum)的发酵液可以完全抑制A.areolatum菌丝生长。明确了优势内生真菌挥发物对松树蜂雌成虫行为反应的影响,分析了不同真菌的挥发物组成和比例间的差异。小长喙壳((O.minus)和黑曲霉(A.niger)产生的挥发物对松树蜂雌成虫具有明显的驱避作用,acetophenone、acetylacetone、hexadecane、phenylethyl alcohol和isopropyl myristate是主要的驱避物质;松树蜂共生菌A.areolatum产生的挥发物对松树蜂雌成虫有明显的吸引作用,(-)globulol、2-hexene、cycloprop[e]indene-1a,2(1H)-dicarboxaldehyde、terpene 和 cyclopentanone 是主要的引诱物质。4、明确了松树蜂入侵的混交林中4种针叶树(红松、樟子松、红皮云杉和落叶松)内生真菌多样性。共分离到内生真菌22属35种,其中内生真菌的种类在红皮云杉中最多,为20种,樟子松和红松中最少,同为13种;内生真菌的检出率在落叶松中最高,为68.27%,樟子松中最低,为47.2%。4种针叶树内生真菌多样性水平存在显著差异:其中红皮云杉的多样性指数(H'=3.3425)、均匀度指数(J=1.0979)和丰富度指数(R=3.3744)均最高。不同树种间内生真菌的相似性指数均较低,只有黑曲霉(A.niger)、三线镰刀菌(Fusariumtricinctum)、深绿木霉(T.atroviride)和绿色木霉(T.atroviride)在4种针叶树内均能分离到,占内生真菌种类总数的11.43%,说明不同针叶树内生真菌对宿主的专一性较高。5、分析了松树蜂的寄主樟子松与8种潜在寄主树种内生真菌的群落差异。结果发现内生真菌群落受树种和区域的影响较大。结合松树蜂的寄主选择试验可知,松树蜂产卵较多的树种内生真菌定殖率和检出率均较少,其中油松的内生真菌显著少于其他树种。樟子松内生真菌的检出率仅高于油松,但与其他树种相比无显著性差异。对比不同树种内生真菌群落发现,对A.areolatum拮抗力极强的木霉属(Trichoderma)真菌在油松、樟子松、云南松和落叶松中的检出率均较低,其中油松中仅为3.9%;对A.areolatum拮抗能力弱的曲霉属(Aspergillus)真菌在油松、樟子松、云南松和湿地松中检出率很高。与其他树种相比,油松和樟子松更有利于松树蜂产卵和定殖。因此,松树蜂在继续向南扩散的过程中油松被入侵和定殖的风险较高。本研究揭示了寄主内生真菌对共生菌A.areolatum菌丝生长、松树蜂幼虫生长发育、及成虫行为选择的影响,并明确了松树蜂寄主与潜在寄主内生真菌的群落差异,研究结果为深入探讨寄主树种对松树蜂的抗性机制奠定基础,为松树蜂的生物防治及风险管理提供科学参考。


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