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《浙江大学》 2009年
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烟粉虱—中国番茄黄曲叶病毒—寄主植物互作关系与营养机制的研究

刘剑  
【摘要】: 近20年来,伴随着国际贸易的飞速发展,B型烟粉虱Bemisia tabaci已入侵到全球许多国家和地区,最近几年来,Q型烟粉虱也正在由其起源地伊比利亚半岛逐步扩散到意大利等地中海周边国家以及亚洲、美洲的一些地区,并在很多地区与B型烟粉虱混合发生,严重危害作物生产。B型烟粉虱和Q型烟粉虱在许多地区的入侵扩张往往又伴随着双生病毒蔓延成灾,导致作物产量急剧下降,甚至绝收。然而,有关烟粉虱-病毒-植物之间的互作在外来烟粉虱入侵及双生病毒蔓延中的作用则很少受到关注。本文以外来的B型和Q型烟粉虱、本地ZHJ1型和ZHJ2型烟粉虱、中国番茄黄曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl virus,TYLCCNV)为研究对象,系统研究了B/ZHJ1型烟粉虱-TYLCCNV-番茄、Q/ZHJ2型烟粉虱-TYLCCNV-烟草这两个互作系统中,三者互作对烟粉虱适合度的影响,并研究了TYLCCNV的侵染对烟草韧皮部汁液氨基酸组份的影响,以及Q型烟粉虱和ZHJ2型烟粉虱在健康和感病烟草上取食,体内和蜜露中游离氨基酸组成的差异,旨在探讨以上系统中的互作对外来烟粉虱入侵过程的影响,以及这种影响的部分营养生理机制。结果如下: (1) B型烟粉虱和ZHJ1型烟粉虱在感病番茄上的生物学特性比较 以合作903番茄作为烟粉虱及其所传病毒的寄主植物时,病毒TYLCCNV的侵染使ZHJ1型烟粉虱在番茄上的适合度下降,在感病植株上无法维持种群的增长,而对B型烟粉虱的适合度没有显著影响。在健康和感病植株上B型烟粉虱种群均能快速增长。若将互作组合中的番茄合作903品种更换为番茄FA-516、FA-189后,B型烟粉虱和ZHJ1型烟粉虱在感病的番茄植株上产卵量均下降、寿命均缩短;B型烟粉虱的幼期存活率未受到病毒侵染的影响,但是ZHJ1型烟粉虱的存活率在感病植株上显著下降。 (2) Q型烟粉虱与ZHJ2型烟粉虱在感病烟草上的生物学特性比较 与在健康烟草上相比,在棉花上发育成熟的Q型烟粉虱转接到感染TYLCCNV的烟草植株上产卵量显著增加,寿命显著延长。当整个世代在烟草上取食时,与在健康植株上相比,感病烟草上Q型烟粉虱的产卵量提高了近7倍,寿命延长了1倍,烟粉虱-TYLCCNV-烟草之间的互作对Q型烟粉虱成虫的生殖和存活起到了很大的促进作用。而在棉花上发育的初羽化ZHJ2型烟粉虱转接到感病烟草植株上,雌虫产卵量略有增加、寿命略有延长;当整个世代在烟草上取食时,与在健康植株上相比,ZHJ2型烟粉虱在感病植株上产卵量有所提高、雌虫寿命有所延长,不过差异均未达到显著水平。这表明,TYLCCNV与Q型烟粉虱之间能够产生显著的互惠关系,而与ZHJ2型烟粉虱之间的互惠关系则不显著。 (3) TYLCCNV的感染对烟草及烟粉虱氨基酸组份的影响 随着生长期的延长,感病和健康烟草韧皮部汁液中游离氨基酸含量都逐渐升高,一些氨基酸的组成比例在两类植株之间出现显著差异,感病烟草韧皮部中个别必需氨基酸的含量和比例出现比在健康植株中较高的趋势。两个生物型烟粉虱在感病烟草上取食,分泌的蜜露中多种游离氨基酸的含量和氨基酸总量比在健康烟草上取食时大幅度下降,而且Q型烟粉虱的下降幅度又比ZHJ2型烟粉虱的显著大,这些结果初步表明TYLCCNV的侵染改变了烟草韧皮部汁液中氨基酸组成和比例,从而提高了烟草对两个生物型烟粉虱的适合性,而Q型烟粉虱在氨基酸利用能力上又比ZHJ2型烟粉虱具有明显的优势,使其适合度大大提高,这些变化和差异可能是TYLCCNV与Q型烟粉虱之间存在显著互惠关系的重要生理机制。 对本文及相关案例的归纳分析表明,烟粉虱-双生病毒-植物之间的互作关系可因物种组合不同而发生变化。当植物本身适合性不高时,病毒的侵染使植物对入侵烟粉虱的适合性大大提高,而对土著烟粉虱则没有这种作用;而当一种植物对入侵烟粉虱的适合性高而对土著烟粉虱不高时,病毒的侵染不影响其对入侵烟粉虱的适合性或只使其适合性略有下降,而对土著烟粉虱的适合性则进一步下降。因此,入侵烟粉虱往往在这种互作中获益,有利于其入侵和对土著烟粉虱的取代。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:S433

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