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《中国农业科学院》 2001年
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空心莲子草天敌——莲草直胸跳甲引进中国后的生态适应性研究

马瑞燕  
【摘要】: 空心莲子草Alternanthera philoxeroides(Mart.)Griseb.,属苋科(Amaranthaceae),莲 子草属,是一种水陆两栖、适应性强、分布广的多年生杂草。原产于南美洲,目前已成 为遍布北美洲、大洋洲、东南亚等国家和地区的恶性杂草。20世纪30年代传入我国, 70年代后,扩散分布至长江流域及华南各省,成为影响农业生产和生态环境的重要害草。 莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila Selman & Vogt,属鞘翅目Coleoptera、叶甲科 Chrysomelidae,原产于南美洲,是美国农业部科学家于1960年代初在阿根廷发现的空 心莲子草的专食性天敌。我国于1986年从美国佛罗里达引种释放,已在部分地区水域 上取得良好控制效果。 本论文系统研究了空心莲子草在中国的分布和莲草直胸跳甲在引进中国13年后的 生态适应性。通过22个省1019个县的通讯调查和18个省139个县的实地考察,采用 GPS和GIS结合技术绘制了地理分布图,发现空心莲子草目前在我国已分布于东经 100~121°,北纬18~35°的广大地区,覆盖16个省市自治区。黄河为其分布最北限。 莲草直胸跳甲现已在我国东经102~121°,北纬20~32°14个省市的广泛区域分布。但 在海南、河南两省虽有空心莲子草分布,但未见莲草直胸跳甲。研究表明空心莲子草在 我国主要分布于亚热带,莲草直胸跳甲则主要分布于中亚热带和南亚热带。 研究莲草直胸跳甲的过冷却点、结冰点以及低温下的生存时间发现:卵、幼虫、蛹 和成虫的过冷却点无显著差异,但幼虫的结冰点显著高于其它虫态的结冰点。成虫的过 冷却点为-7.92℃,结冰点为-4.87℃,在10℃、5℃、0℃、-5℃、-10℃下的LT_(50)分别为 583.3h,220.34h,37.85h,1.42h,0.01;LT_(95)分别为1577.8h,458.79h,93.46h,2.85h和0.12h; 美国佛罗里达种群与中国的重庆、福州、广州种群的过冷却点、结冰点以及低温下的生 存时间无显著性差异。表明低温是造成莲草直胸跳甲冬季种群大量死亡,分布范围受限 的主要原因。总的来说,莲草直胸跳甲已适应了中国的生态环境。 通过对莲草直胸跳甲低温适应性的研究,结合我国气候区划特征,重新提出该虫在 我国分布与应用的生理生态指标。1月份等温线5℃为莲草直胸跳甲有效利用的北限,即 在中亚热带和南亚热带莲草直胸跳甲可充分发挥生物防治的作用;1月份等温线4~5℃ 的北亚热带地区为不稳定区域,控制效果受冬季气温的影响;在1月份等温线2~4℃的 北亚热带地区,要达到良好的控制效果,需要在4~5月从南亚热带引种。这一结果超出 澳大利亚、中国科学家预测的范围,并分析了气候变暖等可能的原因 空心莲子草有两种生态型:水生型和陆生型,陆生型在我国启多,也是全世界空 心莲于草生物防治的难点。空心莲于草不同生态型(水生或陆生)植株的不同结构特点 是影响其天敌莲草直胸跳甲化蛹成功率的最主要因子;而莲草直胸跳甲不同地理种群一 1999年取样的美国种群与引种驯化后的重庆种群一之间对不同生态型空心莲子草的化 蛹适应性并无显著差异。此外,水生型空心莲于草的直径大小不影响莲草直胸跳甲的化 蛹能力,而陆生型空心莲于草的直径是影响直胸跳甲化蛹能力的重要因子。在陆生型草 上,随着生长环境水分的降低,莲草直胸跳甲对直径较大的空心莲于草有很强的选择性。 莲草直胸跳甲在空心莲于草茎秆上的化蛹位置多集中于5—9节间。 研究了空心莲于草不同生态型、不同位置茎秆直径的解剖结构,结果发现莲草直胸 跳甲在茎秆上的化蛹率与茎秆节间的长短、外径、髓腔的大小呈正相关,与维管柱木质 化部分、皮层薄壁细胞密度、皮层厚度、髓腔部分薄壁细胞的厚度呈负相关,其中,木 质化部分的厚度和髓腔薄壁细胞层的厚度是影响莲草直胸跳甲化蛹率的主要因子,这个 结果从寄主植物解剖机制上阐明了莲草直胸跳甲在不同生态型空心莲子草上化蛹能力不 同的原因。莲草直胸跳甲对陆生型空心莲于草的生物总量可起到一定程度的抑制作用, 但若更有效的防除,则还比较艰难。 采用 111个 RAPD随机引物和 224对 AFLP随机引物,对美国佛罗里达种群、中国 重庆、广州、福州、北陪和昆明6个地理种群进行分于标记分析,从DNA水平上比较 了引种源地美国佛罗里达种群和我国不同地理种群的遗传多样性,群体相似值高达 0.9838,表明不同地理种群相似性非常高,莲草直胸跳甲引入我国后已完全适应了中国 各个生态环境,变异尚属于种内范围。比较了RAPD与AFLP方法的分析结果,并探讨了 可能的原因。 本研究首次将RAPD和AFLP分子标记技术及GPS和GIS结合技术应用于监测生 物防治引进大敌昆虫在新环境下的适应性,从地理分布、生理生态、遗传多样性及其与 寄主植物的关系等角度,系统研究了莲
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