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《河北农业大学》 2012年
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基于害虫—天敌关系的西花蓟马—东亚小花蝽趋光性的结构基础及其行为机理

范凡  
【摘要】:西花蓟马(Frankliniella occidentalis)属缨翅目(Thysanoptera)蓟马科(Thripidae)花蓟马属(Frankliniella),是严重危害蔬菜、花卉等作物的世界性害虫之一,也是近年来在我国迅速蔓延、发生危害日趋严重的重要外来入侵害虫。东亚小花蝽(Oriua sauteri)属花蝽科(Anthocoridae)小花蝽属(Orius),主要捕食蓟马、蚜虫、粉虱、叶螨等小型害虫和多种鳞翅目害虫卵等,是目前我国农林生态系统中重要的自然控制力量之一。本文立足于害虫-天敌关系,利用行为学、组织解剖学等方法系统比较研究了西花蓟马和小花蝽的趋光行为、复眼形态及其显超微结构及其影响因素等的异同及成因,以期揭示复眼视觉的结构基础和作用机理,为更好地保护利用天敌、监测和防控害虫提供依据。主要结果如下: 1.西花蓟马成虫复眼形态学和显微结构。 西花蓟马成虫复眼位于头部两侧,单个复眼约由70个小眼组成,其表面生有十余根刺状感觉毛。复眼分为背、腹两个区域,其中背区小眼排列呈半球形,腹区小眼排列成三角形。 其成虫复眼的小眼由角膜、晶锥、视杆和基膜组成,在晶锥、视杆周围分布有大量色素颗粒。从结构上看,其成虫复眼属并列像眼。 2.东亚小花蝽成虫复眼形态学和显、超微结构。 东亚小花蝽成虫复眼位于头部两侧且靠近腹面,雌雄成虫小眼数分别为230、210,呈近似半球体,感觉毛约30根。雌虫复眼直径为153.85μm,高为70.85μm;背面观,两个复眼间最近距离为168.54μm,腹面观,其间最近距离为136.84μm。雄虫复眼直径144.74μm,高60.72μm;背面观,两个复眼间最近距离为166.67μm,腹面观其最近距离为102.56μm。 其成虫复眼的小眼由角膜、晶锥、视杆和基膜组成。角膜由多层片状纤维组成,呈外部稍凸内部半圆形的双凸透镜结构,最厚处为9.41μm;晶锥无色透明,呈圆台状,长度为13.33μm,远心端直径为8.33μm,近心端直径为4.44μm;视杆长为33.33μm;基膜为栅栏状,厚度约为0.27μm。不同光强度水平下,通过光感受细胞的微绒毛排列形状和方向来调节成像,其成虫复眼为典型的并列像眼。 3.西花蓟马成虫的光谱和光强度行为反应。 在340 nm-605 nm波谱内的14个单色光波长下,雌虫趋光行为反应率较高的单色光有绿光区(498 nm和524 nm)、紫外区(380 nm)和蓝光区(440 nm),避光行为反应率较高的光谱有蓝光区(440 nm)、紫外区(340 nm)和橙色光区(582 nm);雄虫趋光行为反应率较高的单色光有绿光区(498 nm)和紫外区(380 nm),避光行为反应率较高的单色光有蓝光区(440 nm)、紫外区(340 nm和360 nm);光谱行为反应在性别之间有一定差异,雌虫敏感光谱较多(有四个单色光),但光谱敏感强度稍差(趋光行为反应率最高值为20.31%),雄虫敏感光谱相对较少(仅有两个单色光)但光敏感强度较好(趋光行为反应率最高值为27.19%)。 在一定光强度范围(Log 4.5-Log 0.0)内,不同光强度的单色光或白光刺激下,雌、雄成虫趋光行为反应率有较大变化,整体上随光强度的增强而增大;光强度对其避光行为反应率影响较小;性别对其光强度行为反应亦较小。 4.东亚小花蝽成虫的光谱和光强度行为反应。 在340 nm-605 nm波谱内的14个单色光波长下,雌虫趋光行为反应率较高的单色光有紫外区(340 nm、360 nm和380 nm)、绿光区(524 nm)和橙红光区(583 nm、605 nm);雄虫趋光行为反应率较高的单色光有紫外区(340 nm、360 nm和380 nm)、红色光区(605 nm)和绿光区(524 nm);光谱行为反应在性别之间有一定差异,雌虫敏感光谱较多,且光谱敏感强度也强于雄虫。 在一定光强度范围(Log 4.5-Log 0.0)内,不同光强度的白光刺激下,雌、雄成虫趋光行为反应率有较大变化,在log 4.5- Log 1.5光强内,随光强增强雌虫趋光反应率变化不大,在log 1.0- Log 0.0光强内随光强增强趋光反应率迅速增大,雄虫的趋光行为反应率基本上随光强增强增大;光强度对其避光行为反应率影响较小;性别对其光强度行为反应的影响亦较小。 5.西花蓟马的趋色行为。 西花蓟马对绿色、黄色和蓝色均有一定的趋性。在取食条件和非取食条件下,不同颜色背景对其趋向率影响均不大。同时,各颜色的选择性试验中(两两对比),不同颜色之间的趋向率有一定差异,但差异性均不显著。 本文的创新点在于针对害虫测报和诱杀用灯光、色板等缺乏选择性,从保护自然界天敌和生物多样性角度出发,着眼于害虫-天敌二级营养关系,选择近年来农业生产中危害较重的外来入侵物种西花蓟马及其优势天敌东亚小花蝽为试验材料,较系统地比较研究和分析了害虫、天敌两大功能团中该两种代表性种类复眼的形态结构、光色行为反应的异同及其影响因素,试图揭示其光视觉行为生理机理,了解光色视觉信息在两者之间复眼结构、行为等细胞核种群水平上的内在联系实质及其生物学意义,为理论上深刻理解趋光性、趋色性实质及其其在协同演化和取食、繁殖等重要生命活动中的作用,实践上为改进和消除现有诱虫灯、色板的非选择性缺陷,研发具有“选择性或专一性”、“绿色化”的新灯(光)、色板及光色活性物质等提供科学依据和新思路。
【学位授予单位】:河北农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S433

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