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克里角梢小蠹发生规律与寄主选择机制的研究

高冠群  
【摘要】:克里角梢小蠹(Trypophloeus klimeschi Eggers)为国内新记录种,是新疆杨(Populus alba var.pyramidalis Bunge)的毁灭性害虫。克里角梢小蠹1915年最先在吉尔吉斯斯坦发现,2003年在新疆危害杨树并迅速爆发,向相邻省份蔓延,目前在敦煌地区危害严重,对我国西北地区人工林建设造成巨大威胁。克里角梢小蠹作为我国新入侵物种尚未发现有效天敌,且隐蔽性生活方式使传统物理、化学防治不能有效控制克里角梢小蠹的发生与危害。研究克里角梢小蠹生物学特性、发生规律、寄主选择和肠道微生物群落组成,不仅对揭示克里角梢小蠹发生的内在机制具有重要意义,而且对克里角梢小蠹寄主选择机制、信息素的开发和综合治理具有十分重要的价值。本文对克里角梢小蠹形态特征、生物学特性和发生规律,成虫触角感受器特征,寄主、非寄主挥发性成分的鉴定,室内行为学和野外诱捕,以及肠道微生物与克里角梢小蠹相互作用进行研究。取得以下成果:1.对克里角梢小蠹各虫态形态特征、成虫感受器特征、感受器类型、分布规律等研究,阐明了克里角梢小蠹雌雄形态存在差异,雄虫鞘翅靠近尾端的第5列和6列瘤状凸起之间有三个尖角形凸起,而雌虫均为形状规则的正常瘤状凸起;克里角梢小蠹雌雄虫触角感受器没有显著差异,主要类型为毛型感受器、锯齿型感受器、芽型感受器、锥型感受器和锤型感受器;触角锤头部感受器数量最多,感受器密集环生,毛型感受器数量占优势;感受器分布层次清晰,毛型感受器和芽型感受器仅着生在锤状部,锯齿型感受器仅着生在柄节和鞭节,锥型感器仅着生于柄节基部,锤型感受器仅着生于鞭节第一节。2.克里角梢小蠹仅危害新疆杨,在甘肃敦煌地区一年2代,以老熟幼虫越冬,1年有2个羽化高峰期,越冬幼虫于5月上旬开始化蛹,蛹于5月中旬开始羽化,5月下旬到6月中旬为羽化盛期,第2代幼虫于7月中旬开始化蛹,8月份为羽化盛期;主要入侵10-20 cm胸径的新疆杨;郁闭度中等(0.5-0.69)的林分受害程度最低,这对敦煌防护林带的建设和改造具有重要的指导意义。同时成功筛选出2种克里角梢小蠹半人工饲料配方,均可以将初孵幼虫饲养到成虫,且生长发育良好,蛹重显著高于自然状态下的蛹重。室内饲养条件下的克里角梢小蠹虫态整齐,化蛹率和羽化率均较高,幼虫的死亡率均保持在较低水平,整个发育历期缩短近一倍,这为克里角梢小蠹种群动态和分子生物学等相关研究奠定了基础。3.分析克里角梢小蠹不同发育阶段肠道微生物群落多样性,不同性别和两代间的差异,阐明变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)细菌在克里角梢小蠹肠道中占主导地位,盐单胞菌科(Halomonadaceae)、黄单胞菌科(Xanthomonadaceae)、苍白杆菌属(Ochrobactrum)、假单胞菌属(Pseudomonas)、叶杆菌科(Phyllobacteriaceae)、迪莰氏菌科(Dietziaceae)、微杆菌属(Microbacterium)和鞘脂杆菌属(Sphingobacterium)为幼虫肠道优势细菌群落,越冬老熟幼虫肠道中假单胞菌属,迪莰氏菌科,放线菌属和微杆菌属细菌显著增加。成虫肠道中具有高比例的欧文氏菌属(Erwinia),不动杆菌属(Acinetobacter),棒状杆菌属(Corynebacterium)和葡萄球菌属(Staphylococcus)细菌。雌性成虫肠道中欧文氏菌属为优势菌,而雄性成虫肠道中葡萄球菌属为优势菌。幼虫肠道细菌共生体的功能主要与基础能量代谢有关,包括补充可同化的氮和生物量利用;成虫肠道中细菌共生体可能主要与繁殖作用相关,克里角梢小蠹越冬期细菌群落主要与能量代谢有关。肠道真菌群落中子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)为优势真菌群落,毕赤酵母属(Nakazawaea)、单端胞属(Trichothecium)、曲霉属(Aspergillus)、亚隔胞壳属(Didymella)和木耳属(Auricularia)真菌在幼虫肠道丰度较高;成虫具有高比例的粘束胞属(Graphium)真菌,且不同性别肠道真菌群落结构相似;镰刀菌属(Fusarium)丰度最高,且在所有发育阶段相对保守。同时越冬期肠道真菌群落相对丰度发生显著变化,越冬老熟幼虫肠道中镰刀菌属和丛赤壳科(Nectriaceae)显著增加,推测镰刀菌属在克里角梢小蠹的生长发育中发挥重要作用,而粘束胞属在克里角梢小蠹的入侵和定殖中起重要作用。4.克里角梢小蠹寄主和非寄主4种杨树的挥发性物质主要由醛类、酯类、醇类、酮类、酚类、萜烯类、烷烃类物质组成。壬醛(nonanal)、2-甲基丁醛(2-methyl-butanal)、癸醛(decanal)、邻羟基苯甲醛(2-hydroxy-benzaldehyde)、顺-3-己烯醇苯甲酸酯((Z)-3-hexen-1-ol benzoate)、苯甲酸甲酯(methyl benzoate)、水杨酸甲酯(methyl salicylate)和香叶醇(geraniol)对克里角梢小蠹具有引诱作用,其中苯甲酸甲酯引诱效果最好。


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