寄主植物对植食性昆虫抗性的研究进展——以云杉八齿小蠹为例

云杉八齿小蠹Ips typographus是针叶林中最具破坏性的物种之一。雄虫以寄主挥发物作为嗅觉信号搜寻和定位寄主,然后释放信息素吸引同性或异性小蠹群集攻击寄主。寄主植物在受到云杉八齿小蠹为害后,不同寄主植物对云杉八齿小蠹的抗性反应不同,但都能够利用其自身的物理结构、分泌物及挥发性化学物质等抵御小蠹的危害,并合成产生大量的防御化学物质来使其免受侵害,寄主植物这种应对小蠹侵害的能力可能有助于它们的长期生存,这是树木的一种可持续的防御策略。寄主植物对云杉八齿小蠹入侵的有效防御是多阶段系统防御,包括一系列组成和诱导的机制来抵御入侵的云杉八齿小蠹和限制入侵的真菌病原体的传播。寄主植物对植食性昆虫的抗性反应为研发植物诱导剂、植食性昆虫及其天敌的行为调控剂等害虫治理手段开辟了新途径。

红皮云杉主要单萜烯对云杉八齿小蠹的毒力及行为调控作用

【目的】通过分析健康和衰弱红皮云杉树干单萜烯释放量的差异,评价单萜烯对云杉八齿小蠹的熏蒸毒性,测试单萜烯对其聚集信息素的行为增效和抑制作用,在此基础上研发用于云杉八齿小蠹种群调控的高效信息化学物质。【方法】利用动态顶空采样法收集健康和衰弱红皮云杉树干挥发物,利用气相色谱仪对其进行定性和定量分析,进一步利用熏蒸法测定主要单萜烯对云杉八齿小蠹成虫的熏蒸毒力,野外行为测定单萜烯对云杉八齿小蠹及其天敌红胸郭公甲的行为影响。【结果】红皮云杉树干释放的单萜烯主要是S-(–)-α-蒎烯、R-(+)-α-蒎烯、月桂烯、S-(–)-β-蒎烯、3-蒈烯、(–)-柠檬烯和(+)-柠檬烯;健康红皮云杉单萜烯释放总量显著高于衰弱木,但R-(+)-α-蒎烯和(+)-柠檬烯的释放量差异不显著。7种单萜烯对云杉八齿小蠹成虫的致死中浓度LC50值介于3.10~4.50μL·mL^(-1)之间,(+)-柠檬烯的熏蒸毒性最强;7种单萜烯间的熏蒸毒性差异显著,但在雌雄成虫间未表现出显著差异。行为测试发现3-蒈烯、(–)-柠檬烯和(+)-柠檬烯能显著降低聚集信息素对云杉八齿小蠹的诱捕量,S-(–)-β-蒎烯对诱捕量没有显著影响。与(–)-柠檬烯和(+)-柠檬烯相比,3-蒈烯能显著提高聚集信息素对红胸郭公甲的引诱作用。【结论】红皮云杉树干可释放7种主要单萜烯,在适合云杉八齿小蠹定殖的衰弱木上单萜烯释放量低于健康云杉。单萜烯对云杉八齿小蠹具有熏蒸毒性,参与调控红皮云杉―云杉八齿小蠹―红胸郭公甲三级营养关系。柠檬烯可作为驱避剂用于云杉八齿小蠹的生态防控中。

应用信息素监测云杉八齿小蠹的扬飞规律

于2002—2005年,应用聚集信息素对云杉八齿小蠹成虫的扬飞规律进行了监测。全年扬飞曲线头出现两次扬飞高峰,证实云杉八齿小蠹的越冬成虫和新羽化出的成虫都能对信息素发生强烈的聚集反应。日诱捕反应节律的观察表明：云杉八齿小蠹虽然多数时间在寄主树皮内营黑暗生活,但仍然具有日间活动昆虫的特点,其活动规律主要受林问温度的影响。

云杉八齿小蠹生态学研究进展

云杉八齿小蠹是欧洲最具危害性的小蠹虫之一,嗜食衰弱木,利用雄性产生的信息素进行大面积聚集。聚集信息素不仅具有引诱聚集的作用,其种类和数量还具有调节其聚集密度的效应。在定殖过程中,云杉八齿小蠹既能利用寄主挥发物定位寄主,也能利用非寄主挥发物作为远距离的嗅觉示踪来区别寄主和非寄主。在森林生态系统内捕食性天敌和寄生性天敌很大程度上影响着云杉八齿小蠹的种群密度和行为生态。本文从云杉八齿小蠹的分布与扩散、天敌的种类及控制作用、化学信息物质对小蠹虫及其天敌的行为调控作用以及信息素防治现状等方面进行了综述,并展望了其研究前景。

聚集信息素大量诱捕防治云杉八齿小蠹效果研究

2011—2013年在吉林省长白山林区利用人工合成的聚集信息素诱捕器,进行大量诱杀防治云杉八齿小蠹Ips typographus的效果研究试验。结果表明:经过连续3 a防治,云杉八齿小蠹聚集信息素诱捕器的诱集量下降了86.42%,与对照区相比防治区枯死木和衰弱木增长率减缓了82.36%。进一步证明利用聚集信息素大量诱捕能减轻云杉八齿小蠹危害、减缓扩散速度,是有效的治理手段。

云杉八齿小蠹信息素的研究进展

在复杂的生态环境中,来自于云杉八齿小蠹和植物的信息物质在云杉八齿小蠹的整个生活史中都发挥着重要的作用。雄性云杉八齿小蠹作为先锋虫以寄主植物的挥发物作为嗅觉信号搜寻和定位寄主,然后释放信息素吸引同性或异性云杉八齿小蠹前来聚集。云杉八齿小蠹成群攻击以降低寄主树木的抗性,寄主植物在受到云杉八齿小蠹攻击后能够利用其物理结构、分泌物及挥发性物质等抵御其危害。云杉八齿小蠹自身化学信息素的合成和对寄主树木次生代谢物质的转化能力,决定和影响着入侵寄主树木的速度和种群数量。本文从信息素组成、释放速率等方面、寄主和非寄主挥发物的作用及信息素诱捕器在监测和防治中的应用做一综述。

不同保存条件下云杉八齿小蠹总DNA提取方法的比较分析

[目的]探讨云杉八齿小蠹总DNA的提取方法。[方法]将野外采集的云杉八齿小蠹分别保存在95%的酒精浸泡、自然风干和-40℃条件下,采用改良CTAB法、KAc法、盐析法和SDS法对不同保存条件下样品材料总DNA进行提取。[结果]结果表明,4种方法均可从95%酒精浸泡标本和-40℃冻存样品中提取出高质量的总DNA。相比之下改良CTAB法最为简单、高效、经济。以COI的通用引物对所提取的总DNA进行扩增检测,结果表明,采用改良的CTAB法可以从95%的酒精浸泡样品和-40℃冰存样品DNA中扩增出清晰的单一条带,片段大小700 bp,经与已知昆虫的COI片段分子量对比,可以初步断定其为CO I片段。[结论]该研究结果为今后小蠹类的分子系统学研究奠定基础。

云杉八齿小蠹的扬飞与物候观测

采用物候期与信息素监测相结合的方法,研究了云杉八齿小蠹的扬飞规律。结果表明:林间云杉八齿小蠹成虫开始活动时,忍冬和紫丁香的花蕾出现、接骨木和东北茶藨子进入开花初期、蒲公英处于开花盛期;当榆叶梅进入开花初期、紫丁香进入开花盛期时林间虫口密度达到最高,是信息素诱集防治的最佳时机;当接骨木进入开花盛期时,整个扬飞期结束。

长白山林区云杉八齿小蠹的危害及防治

云杉八齿小蠹(Ips typographus)是我国北方原始林或天然林的次期性害虫,在一定条件下可主动攻击健康树木。该虫在长白山林区1年发生3代,主要危害红皮云杉(Picea koraiensis),以成虫越冬。该虫成灾的原因主要是冬季采伐强度过大和林内卫生状况不好,可采取清林措施、喷洒50%辛硫磷、2.5%氧乐菊酯500倍液和利用聚集信息素等进行防治。

新疆阿尔泰山天然林区云杉八齿小蠹防控区划

新疆阿尔泰山天然林区云杉八齿小蠹(Ips typographus Linnaeus)主要分布于阿勒泰、哈巴河、布尔津、福海、富蕴、青河6个林管分局,依据海拔、地形、郁闭度等不同因子,选定调查样地、样株进行危害情况调查、监测;根据危害情况区划出重点防控区面积6 441.46 hm2,148个林班,占总区划面积的1.35%;一般防控区面积54 139.22 hm2,200余个林班,占总区划面积的11.37%;生态自控区面积为415 559 hm2,占总区划面积的87.28%。

云杉八齿小蠹体内外和坑道内真菌多样性初步研究

2009年8月在黑龙江丰林国家级保护区云杉八齿小蠹危害的红皮云杉林内,对云杉八齿小蠹体内外和坑道内真菌进行了分离。研究结果表明,黑龙江丰林国家级自然保护区内云杉八齿小蠹体内外和坑道内栖息真菌多样性比较丰富,获得真菌13属26种,其中Alternaria、Fusarium、Hypocrea、Ophiostoma、Penicillium和Trichoderma属真菌出现频率较高,为优势属;引起木材蓝变真菌2种,Ophiostoma penicillatum和Ophiostoma sp.。

应用性信息素监测防治云杉八齿小蠹技术

阿尔泰山林区干旱少雨,易发生森林病虫害和火灾,生态环境脆弱,森林一旦遭到破坏极难恢复.近几年,林区食叶害虫连续多年暴发成灾,造成大面积林木死亡和生长衰弱.福海分局对发生云杉八齿小蠹危害严重的林分,进行了挂放云杉八齿小蠹聚集信息素诱捕器防治试验和系统观测,基本掌握了云杉八齿小蠹在阿尔泰山林区生物学特性,在降低林分虫口密度,控制灾害扩散蔓延,减轻对森林资源的危害方面取得了初步效果.

云杉八齿小蠹发生规律与防控措施

云杉八齿小蠹在阿勒泰地区1年发生1代,主要危害山区生长的西伯利亚云杉、西伯利亚落叶松、西伯利亚红松等天然松树种类,同时也轻度危害欧洲山杨、桦树、鹿蹄柳等其他树种类.近几年,云杉八齿小蠹对阿勒泰山区天然松树林危害越加严重,该虫的分布也有加重的趋势.

云杉八齿小蠹聚集信息素应用技术研究

为有效控制云杉八齿小蠹的危害,在长白县十三道沟林场开展了信息素应用技术研究,结果表明:信息诱捕器的有效引诱距离可以达到200 m以上,以林缘外25 m的诱集效果最好;在供试的三种诱捕器中,以漏斗式诱捕器的诱集效果最佳。

云杉八齿小蠹的有效积温

采用以云杉八齿小蠹Ips typographus L.侵入云杉皮下为起点,至下一代成虫羽化外出为止的统计方法对其进行发育起点温度和有效积温的测定。结果表明,云杉八齿小蠹此段的发育起点温度为(18.3±0.2)℃,有效积温为(195.4±10)日.度。

云杉八齿小蠹蓝变菌的生物学特性和杀菌剂筛选

云杉八齿小蠹伴生蓝变真菌侵害云杉属和松属,严重可导致树木死亡.经室内试验研究,结果表明：2个蓝变菌菌株适宜生长温度均为25℃,对酸碱度的适应能力强,当pH值在3.5~9.0范围内均能生长,在酸性环境下发育较好,以葡萄糖为最佳碳源.此外,菌株Ophiostoma penicillatum可很好利用乳糖,最佳氮源为甘氨酸和酵母粉;菌株Ophiostoma sp.可较好利用甘露糖,最佳氮源为蛋白胨.甲基托布津、扑海因和中生菌素对试验菌株的生长有极强的抑制效果,腐霉利、噻菌铜和霜霉威对Ophiostoma penicillatum有显著的抑制效果,且试验使用的浓度仅为药剂常用浓度的1/10.

云杉八齿小蠹对寄主、非寄主植物的嗅觉反应及发生机理

通过云杉八齿小蠹对植物挥发性化合物的嗅觉行为反应测试的结果表明:冷杉挥发物对云杉八齿小蠹有驱避作用;采用GC-MS方法在云杉和非寄主冷杉的挥发物中分析鉴定出28种化合物,在冷杉挥发物中鉴定出18种化合物,在云杉挥发物中鉴定出14种,同时发现非寄主挥发性化合物包括萜烯类、酯类、醛类、醇类和烃类5类物质,并以萜烯类化合物居多。

云杉八齿小蠹的风险分析

云杉八齿小蠹(Ips typographus)分布范围广,可危害多种健康和衰弱的云杉(Picea asperata)和松属树种。幼虫危害初期在树干坑道内取食,植株生长正常;危害中期被害树干上可见小蠹羽化孔,树皮较易剥离,针叶变色;严重危害时树皮极易剥落。由于其适应性强,危害存在隐蔽性,该虫对我国北方针叶林造成重大经济危害。通过对云杉八齿小蠹的风险分析,其风险评估值R=1.85,在我国属中度危险的林业有害生物。

应用性信息素监测与防治云杉八齿小蠹

监测和防治试验结果表明:用性信息素诱杀云杉八齿小蠹效果显著,防治效果可靠,诱杀持续时间长、具有经济、安全、无抗性等特点。防治效果可达90.9%。

云杉八齿小蠹在云杉内寄生为害期有效积温的测定

对云杉八齿小蠹寄生为害期有效积温的研究结果表明:云杉八齿小蠹自成虫蛀入寄主树皮下时开始至下一代新羽化的第1头成虫羽化后扬飞时止,其有效积温为195.415日度±10日度,发育起点温度为18.294℃±0.2℃,平均历时50.2 d。