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寄生蜂随寄主有翅蚜迁飞而扩散传播的生物学实证

郭近  
【摘要】: 寄生蜂是控制蚜虫种群的重要生物因子。许多关于蚜虫和寄生蜂的互作关系和协同进化的分子生态学研究完全忽视了寄生蜂也有随寄主蚜虫迁飞而扩散的可能性。本研究以桃蚜Myzus persicae Sulzer和烟蚜茧蜂Aphidius gifuensis Ashmead作为研究系统,通过被寄生有翅蚜模拟飞行实验,测定被寄生有翅蚜的迁飞能力、定殖能力、孤雌生殖力以及寄生蜂羽化的情况。所获数据经统计与模型模拟分析,结果为寄生蜂随有翅蚜迁飞扩散而传播流行提供了生物学证据。 1寄生有翅桃蚜的模拟飞行、定殖和寄生蜂发育情况分数十批(≤16头/批)对378头桃蚜有翅蚜(≤2日龄)进行了烟蚜茧蜂寄生后1~5h的成功模拟飞行,飞行后在单株定植的青菜上单头饲养建群(20~23℃,L:D 14:10),连续定时观察14天,其中239头在定殖后形成僵蚜,139头在定殖后未形成僵蚜。239头形成僵蚜的有翅桃蚜平均飞行了2.63h和2.16km,定殖后平均存活了6.11d,定殖第6天平均产若蚜8.5头,定殖第14天平均产若蚜162头。形成僵蚜的239头有翅蚜中,有205头最终羽化出烟蚜茧蜂,羽化率为85.8%,其中雌蜂有33头,雄蜂为172头,雌雄比为1:5.2。共有139未形成僵蚜的有翅蚜平均飞行了3.20h和2.60km,定殖第6天平均产若蚜也为8.5头,定殖后第14天平均产若蚜156.3头。不论飞行后的有翅蚜是否形成僵蚜,两类间飞行能力和繁殖力的差异并不显著。这些结果清楚的表明,有翅蚜被寄生蜂寄生后完全有能力飞行扩散,成功定殖,定殖后寄生蜂也完全可以顺利发育,并羽化一定比例的雌蜂,可以延续寄生蜂的种群。 2烟蚜茧蜂的个体发育研究对寄生后不同时期的有翅和无翅桃蚜进行解剖观察,结果表明在20~23℃和L:D 14:10的实验条件下,烟蚜茧蜂的卵期为3d左右。我们将烟蚜茧蜂的幼虫分为4个龄期,其中第一个龄期的发育时间较长,约在2.5d左右,第二、第三和第四个龄期均为1.5d左右。Ⅰ龄幼虫头部较大,有一对镰刀状上颚,着生在头部前方的正下方,从幼虫背面不可见,尾部有一尾片,上密背刚毛,故称为尾颚型幼虫;Ⅱ龄幼虫上颚消失,体节明显,尾状物明显缩短,刚毛稀疏;发育至Ⅲ龄幼虫时,也没有上颚,此时气管系统已经发育完全;幼虫发育至Ⅳ龄幼虫时,上颚又出现,此时的上颚的骨化程度明显高于Ⅰ龄幼虫,骨化程度更强,更为粗壮,Ⅳ龄幼虫末期,利用其上颚在桃蚜的腹部咬一个洞,开始吐丝结茧;结茧完成后,此时,中肠和后肠已经相通排出蛹便,进入预蛹期。在Ⅳ龄幼虫末期即老熟幼虫阶段复眼已清晰可见,为橙红色,口器部分结构明显。蛹期复眼逐渐由淡红-红褐色-黑褐色,单眼三个,初期橙红色明显,触角、翅和各足均无色透明,且紧贴虫体,随蛹的发育颜色加深,逐渐离开蛹体。 3结论和意义综上所述,通过实验室条件下的模拟飞行和对烟蚜茧蜂个体发育的研究,证实了被寄生有翅桃蚜飞行后的确可以成功定殖,繁殖后代,所携带的烟蚜茧蜂在飞行后也可以成功羽化,有力地证明了蚜虫迁飞携带寄生蜂传播扩散假说的科学性,这一重要发现有助于解释为什么菜少脉蚜茧蜂Diaeretiella rapae的mtDNA和寄主之间没有关联性以及为什么有些寄生蜂同一种类的基因变异和基因漂流的概率低到根本检测不出,解释了为什么有些寄生蜂种类全球流行而不存在地理宗的原因。如果寄生蜂随寄主蚜虫迁飞而扩散是个普遍的现象,那么就能够影响寄主蚜虫的分布、蚜虫与寄生蜂的协同进化等相互关系。研究结果为今后的寄生蜂分子生态学和寄生蜂与寄主协同进化研究提供了新的思维方式。


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