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菜蛾盘绒茧蜂调控寄主小菜蛾的生理机制研究

白素芬  
【摘要】: 本文以蔬菜重要害虫--小菜蛾Plutella xylostella (Linnaeus)及其优势种天敌菜蛾盘绒茧蜂Cotesia plutellae (Kurdjumov)这一寄生体系为研究对象,对该体系中主要寄生因子如畸形细胞、多分DNA病毒和毒液等的主要特性、生理功能及其三者间相互关系展开了研究,初步明确了菜蛾盘绒茧蜂调控寄主小菜蛾生理的主要途径和作用机理,取得以下结果: 一、菜蛾盘绒茧蜂畸形细胞发育及其超微形态结构 对菜蛾盘绒茧蜂畸形细胞的发生来源和发育进行了研究和观察。结果表明,菜蛾盘绒茧蜂C.plutellae畸形细胞来源于卵的浆膜层;产卵后33~36h幼蜂孵化时,每胚胎平均释放192个细胞;畸形细胞的直径可随寄生日龄的增加,由初始的15.31±3.06μm,增大到63.25±12.65μm,最大可达118.75μm;但其数目却呈明显下降的趋势。扫描电镜显示:畸形细胞表面覆有微绒毛,4日龄比1日龄的更长、更密,预示吸收和分泌功能增强。透射电镜显示:成熟的畸形细胞细胞核树状分枝明显,较初形成的细胞含有更多的内质网和更丰富的线粒体;发育后期,溶酶体大量出现,且糖原、脂肪滴的积累增加,表明畸形细胞代谢活动旺盛,具有合成和分泌蛋白质的能力;伴随幼蜂在寄主体内发育的完成,畸形细胞表面出现大量囊泡状突起,微绒毛基部联合变大,细胞内容物外倾,显示细胞的衰亡和解体。 二、过寄生、寄主状态等对菜蛾盘绒茧蜂及畸形细胞发育的影响 寄主取食、发育和营养等状态、寄主不同龄期以及过寄生现象对寄主体内幼蜂和畸形细胞发育均产生影响。寄主小菜蛾取食甘蓝、白菜比萝卜更适于体内菜蛾盘绒茧蜂幼虫和畸形细胞的发育,表现在蜂发育历期缩短;4龄小菜蛾幼虫被寄生后,其体内幼蜂发育不整齐、假寄生比例增高;过寄生后,每头寄生寄主血腔中畸形细胞数量明显增多,但直径变小;另外,寄主饲养温度和病原物的入侵也对畸形细胞和幼蜂的发育产生明显的作用;寄主发育状态显著影响体内幼蜂及畸形细胞的发育,被寄生的小菜蛾经饥饿处理后,体内畸形细胞的数量、活性均明显降低,与此同时,幼蜂的发育也受到明显抑制,寄主--寄生蜂和畸形细胞的发育呈现正相关性。 三、菜蛾盘绒茧蜂多分DNA病毒的特性及其对小菜蛾的生理效应 对菜蛾盘绒茧蜂C.plutellae多分DNA病毒的特性及其对寄主生理效应的研究表明:菜蛾盘绒茧蜂雌蜂输卵菅萼中含有大量的多分DNA病毒(PDV);一个PDV内含多个核衣壳,最多可达16个;核衣壳长40~168nm,直径39~40nm;PDV仅在输卵菅萼细胞内复制;雌蜂产卵时,随蜂卵将PDV注入寄主血腔,并扩散到寄主的许多组织中;PDV可能先通过脱膜再侵染寄主组织。雌蜂经Co~(60)辐射处理后,再寄生(即假寄生)小菜蛾2龄、3龄和4龄初期的幼虫,被寄生的寄主幼虫几乎全部不能化蛹,但末龄(即4龄)幼虫期显著延长,并在寄生后期,幼虫胸部有褐色的短翅芽出现;即将化蛹的4龄末小菜蛾幼虫被假寄生后,即使每头寄主被过寄生9次,依然能正常化蛹,但不能羽化。说明菜蛾盘绒茧蜂PDV和毒液具有延长末龄幼虫期,抑制寄主化蛹的功能,但其生理功能受寄主龄期的影响。 四、莱蛾盘绒茧蜂畸形细胞对小莱峨生长和发育的影响 采用显微注射畸形细胞的方法,结合假寄生和过寄生手段,研究了菜蛾盘绒茧蜂畸形细 胞对寄主小菜娥生长和发育的影响。假寄生后,寄主末龄幼虫期显著延长,不能化蛹;假寄 生初期,寄主体重降低,过寄生后,这种抑制程度加剧。但到假寄生后期,当未寄生寄主正 常化蛹后,假寄生寄主继续取食、发育,成为超重幼虫,最大体重可达10.52mg:注射畸形 细胞后,引起寄主发育受阻,表现在生长缓慢,幼虫期延长,部分形成幼虫一蛹的中间型。 而正常寄生后,寄主的发育与未寄生寄主相比,始终处于抑制状态。假寄生与正常寄生后寄 主的生长和发育呈现明显的差异,说明这种差异部分是由畸形细胞引起的。 五、莱峨盘绒茧烽畸形细胞的分泌功能 成熟的菜蛾盘绒茧蜂畸形细胞具有很强的蛋白合成能力。体外培养证实,它不仅能分泌 产生蛋白,还能分泌非蛋白物质,从而为它的营养功能提供了更充足的证据。畸形细胞能在 体外存活30多天,当它与幼蜂共培养时,能促进幼蜂存活和发育。与脂肪体的共培养,能 造成脂肪体组织变得松散,同时脂肪体的存在对畸形细胞的发育有利。经金属蛋白酶电泳, 证实三种寄生状态(正常寄生、假寄主及未寄生)的寄主血淋巴都含有大量的蛋白酶,但寄 生寄主有特异蛋白酶条带出现。将畸形细胞的分泌产物及不同寄生状态下寄主血淋巴蛋白与 胶原酶IV型单克隆抗体进行 Western blot印迹分析,结果显示,它们均有阳性反应,证明畸 形细胞具有分泌胶原酶的能力。 六、菜峨盘绒茧蜂--小菜峨寄生体系其它寄生因于特性 在菜蛾盘绒茧蜂-小菜蛾寄生体系中,除涉及畸形细胞、PDV和毒液这些主要寄生因于 外,该蜂产卵注人的卵巢蛋白、蜂卵表面的类病毒样纤丝、蜂卵初孵化时贴附在幼蜂体上的 羊膜,以及幼蜂来源蛋白等因子在寄生的不同时期存在于寄主体内。我们对上述因子的特性 进行了研究,并对它们的生理功能进行了分析。通过间接


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