桑天牛卵啮小蜂Aprostocetus prolixus的寄生生物学研究

桑天牛卵啮小蜂 (Aprostocetusprolixus)是一个新种 ,对桑天牛有较高的寄生率。观察发现该寄生蜂 1年 2～ 3代 ,老熟幼虫以休眠状态越冬。 6月下旬越冬代的成虫开始羽化 ;第 1代成虫 7月下旬开始羽化 ,8月上中旬为盛期 ;第 2代幼虫一部分以老熟幼虫直接越冬 ;第 2代成虫 8月下旬至 9月中旬羽化 ,8月底与 9月初为盛期 ,所产小蜂幼虫从 9月中下旬开始陆续以老熟幼虫在寄主体内越冬。探明了该寄生蜂的羽化时间、交配、产卵、寄生等行为习性。

茉莉酸诱导桑枝对桑天牛卵啮小蜂的引诱作用及桑枝挥发物组分分析

【目的】探讨茉莉酸诱导的桑树Morus alba枝挥发物对桑天牛卵啮小蜂Aprostocetus prolixus趋性行为的影响,研究桑枝挥发物的动态变化规律,为揭示茉莉酸诱导桑枝产生的间接抗虫作用机理提供理论依据。【方法】本试验利用嗅觉测定仪,研究了不同浓度茉莉酸处理24,48和72 h后的桑枝对桑天牛卵啮小蜂的引诱作用,并采用气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)对茉莉酸(1 000μmol/L)处理不同时间后的桑枝挥发物组分进行了分析。【结果】在10μmol/L茉莉酸处理后的不同时间内,桑枝对桑天牛卵啮小蜂均未表现出明显的引诱作用;当茉莉酸浓度为100μmol/L时,桑枝仅在处理48 h后对桑天牛卵啮小蜂具有显著的引诱活性;然而,经1 000μmol/L茉莉酸处理24 h和48h后,桑枝对桑天牛卵啮小蜂的引诱活性明显高于对照(24 h,P<0.05;48 h,P<0.01),72 h后桑枝的引诱作用消失。Spearman等级相关性分析表明,茉莉酸浓度与桑枝对桑天牛卵啮小蜂的引诱百分率显著正相关(ρ=0.791,P=0.006)。茉莉酸(1 000μmol/L)处理桑枝挥发物组分包括醇类、酯类、萜类物质、芳香族化合物和含氮化合物,其中萜类物质种类最多(13种)。随着处理时间的变化,桑枝挥发物组分及总释放速率也随之发生改变。处理24 h后,桑枝释放出18种组分,比对照多11种组分,其总释放速率也明显提高,为对照的8.2倍;48 h后桑枝释放出22种组分,比对照多15种组分,其总释放速率进一步提高,为对照的44.6倍;72 h后桑枝释放出13种组分,比对照多6种组分,其总释放速率大幅降低,为对照的3.9倍,但与对照无显著差异。【结论】随着茉莉酸浓度的提高,桑枝对桑天牛卵啮小蜂的引诱活性逐渐增强。茉莉酸能诱导桑枝挥发物的大量释放及新组分的产生。

取食不同寄主植物桑天牛的虫粪挥发物对桑天牛卵啮小蜂的引诱活性及其组分分析

为了深入理解桑天牛Apriona germari虫粪挥发物在桑天牛卵啮小蜂Aprostocetus prolixus寄主定位中的作用,本研究通过嗅觉生测比较分析了取食不同寄主植物(桑树Morus alba、柘树Cudrania tricuspidata和构树Broussonetia papyrifera)的雌雄两性桑天牛成虫的虫粪挥发物对桑天牛卵啮小蜂的引诱活性,并利用热脱附-气相色谱-质谱联用仪(TCT-GC-MS)对不同桑天牛虫粪挥发物的组分进行了分析鉴定。结果表明:取食不同寄主植物的雌性或雄性桑天牛虫粪挥发物对该寄生蜂均具有显著的引诱作用,而不同处理间的桑天牛虫粪挥发物对该寄生蜂的引诱活性无显著差异,这说明寄主植物的种类和桑天牛性别对于桑天牛虫粪引诱该寄生蜂的活性并无显著影响。桑天牛虫粪挥发物主要包括炔类、酮类、醛类、酯类和萜类等化合物;取食柘树和构树的桑天牛虫粪挥发物组分相同,但取食桑树桑天牛的虫粪挥发物组分明显多于取食柘树和构树桑天牛的虫粪。取食同一寄主植物的两性桑天牛的虫粪挥发物的组分及其含量大致相同,表明寄主植物对桑天牛虫粪挥发物的组分有重要影响,而桑天牛性别对其虫粪挥发物组分无显著影响。

桑天牛卵啮小蜂雌蜂对茉莉酸诱导的桑枝挥发物的触角电位和嗅觉反应

【目的】明确桑天牛卵啮小蜂Aprostocetus prolixus雌蜂对茉莉酸诱导的桑Morus alba枝挥发物的触角电位和嗅觉反应,有利于揭示茉莉酸诱导桑枝产生间接抗性的化学机制。【方法】采用动态顶空气体法收集茉莉酸处理后的桑枝挥发物,分别通过气相色谱-触角电位联用仪(GC-EAD)和气相色谱/质谱联用仪(GC/MS)筛选和鉴定对桑天牛卵啮小蜂雌蜂有EAD活性的化合物,并比较这些活性组分的释放速率在茉莉酸处理桑枝与蒸馏水处理的对照桑枝间的差异,最后利用Y-型嗅觉测定仪明确对该寄生蜂有引诱活性的组分。【结果】桑枝经茉莉酸处理后,其挥发物中的Z-3-己烯醇、γ-萜品烯、β-水芹烯、紫苏烯、水杨酸甲酯及3种未知化合物使桑天牛卵啮小蜂雌蜂产生明显的EAD反应,并且β-水芹烯、紫苏烯和水杨酸甲酯的释放量明显高于对照,其中β-水芹烯和紫苏烯仅存在于茉莉酸处理后桑枝的挥发物中,而Z-3-己烯醇的释放速率与对照无显著差异。0.1%β-水芹烯、0.1%紫苏烯以及0.01%和0.001%水杨酸甲酯对该蜂雌蜂具有显著的引诱作用。【结论】结果提示,茉莉酸促进桑枝大量释放β-水芹烯、紫苏烯和水杨酸甲酯,是茉莉酸诱导桑树对桑天牛产生间接抗性的重要机制。

桑天牛分泌物及虫粪中的信息化合物对桑天牛卵啮小蜂寄主识别的影响

来源于寄主昆虫的信息化合物对寄生蜂的寄主识别和趋性反应有较强的调控作用。桑天牛卵啮小蜂(Aprostocetus prolixus)是桑天牛(Apriona germari)的卵期寄生蜂。初步研究了雌性桑天牛成虫口腔分泌物和产卵后的肛门分泌物以及裸卵等单一信息化合物对桑天牛卵啮小蜂的寄主识别影响,结果表明这些单一信息化合物对该寄生蜂的寄主识别均没有影响。采用有机溶剂萃取法提取桑天牛成虫粪便中的信息类化合物,并且对不同提取溶剂获得的提取液进行了寄生蜂寄主趋性反应和寄主识别行为的测定,结果表明:二氯甲烷溶剂获得的提取液对该寄生蜂的趋性反应有显著影响,正己烷、甲醇、丙酮以及蒸馏水4种溶剂获得的提取液对寄生蜂的趋性反应均无影响;正己烷、二氯甲烷、甲醇3种有机溶剂获得的提取液对寄生蜂的寄主识别行为有影响,证明有机溶剂能够有效提取存在于桑天牛成虫粪便中的该寄生蜂的接触性信息化合物。利用硅胶柱层析的方法对提取液分离纯化,层析液对寄生蜂寄主识别影响的测定结果显示,用正己烷作溶剂的层析液对该寄生蜂的寄主识别有一定的调控作用;而二氯甲烷、甲醇、丙酮和蒸馏水作溶剂的4种层析液则没有调控作用。

桑天牛卵啮小蜂基因组DNA的提取及RAPD反应体系的优化

桑天牛卵啮小蜂是抑制桑天牛的有效天敌。为使天敌能大量人工繁殖,从分子生物学角度对单头桑天牛卵啮小蜂基因组DNA的提取方法及RAPD反应条件进行了探索。结果表明,采用改良的SDS方法,提取的DNA质量较高,适宜于RAPD-PCR扩增分析。在25μL反应体系中,RAPD分析的优化反应体系为：1．5mmol/L Mg^(2+)、2μL的dNTPs(2．5mmol/L)、320nmol/L随机引物、80ng模板DNA、0．8U TaqDNA聚合酶。

桑天牛卵啮小蜂孤雌生殖及体内沃尔巴克氏体(Wolbachia)的检测

桑天牛卵啮小蜂(Aprostocetus prolixus)有孤雌生殖现象,其后代几乎为雄性。沃尔巴克氏体(Wolbachia)是广泛分布于节肢动物体内的一类共生菌,参与多种调控寄主的生殖活动机制。通过对外膜蛋白基因(wsp)、细菌细胞分裂蛋白基因(ftsZ)和核糖体16S rDNA基因的特异性扩增,在米蛾(Corcyra cephalonica Stainton)的DNA中分别扩增出约600、1000和900 bp的片断,验证了米蛾体内已感染了Wolbachia;而在桑天牛卵啮小蜂的DNA中未扩增出任何片断,表明Wolbachia在桑天牛卵啮小蜂体内未被感染或感染率极低。

桑天牛卵啮小蜂各发育阶段虫态的显微观察

为全面掌握桑天牛卵啮小蜂Aprostocetus prolixus各虫态的发育情况,显微镜下观察桑天牛卵啮小蜂的胚后发育,并采集图像。桑天牛卵啮小蜂卵期只有1 d,寄生桑天牛卵2 d时可见初孵幼虫,体小透明,卵圆形,淡黄色;寄生3～5 d时,幼虫逐渐变长呈梭状;寄生6～10 d时,体中部膨大尾部渐尖,分节明显,共13节;寄生15 d时,体色逐渐变白,体内已呈黑色;20 d时开始化蛹。雌蛹体长1.80～3.70 mm,雄蛹体长1.60～2.80 mm,预蛹乳黄色,近椭圆形。寄生30 d时,腹部、头部均变黑,触角展开,即将羽化成蜂。

桑天牛卵啮小蜂对桑天牛卵寄生作用的初探

为了研究桑天牛卵啮小蜂对桑天牛卵的寄生作用,采用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法,在室内测定桑天牛卵啮小蜂寄生后桑天牛卵内蛋白质的变化情况,结果表明:桑天牛卵内的蛋白质图谱变化顺序被桑天牛卵啮小蜂的寄生改变了,尤其是前3d的蛋白质条带变化比较显著,寄生1d的桑天牛卵内比未被寄生的卵内多出3条谱带,分别为200kD、170kD和150kD,到寄生2d时又一起消失了;与此同时又新出现1条小于43kD的蛋白质带,该带到第10天时仍然存在;这表明前3d是寄生作用的关键时期,出现一些特异性蛋白质的可能性比较大。

桑天牛卵啮小蜂不同地理种群间遗传关系的RAPD及酯酶分析

利用随机扩增多态性DNA标记和酯酶同工酶电泳技术,对分别属于河北、山东、湖北3个省区的6个桑天牛卵啮小蜂种群进行了遗传关系的分析。根据扩增结果构建了种群间的聚类树状图,山东泰安种群与河北各种群聚为一类,并与河北易县种群为同一亚类,其结果与形态学上的分类有些不同。而酯酶同工酶电泳图谱的结果显示,泰安种群与河北和湖北种群都有差别,与形态学分类的结果较一致。

桑天牛卵啮小蜂对已被寄生桑天牛刻槽的识别

为了探究桑天牛卵啮小蜂对已被寄生桑天牛刻槽(被寄生蜂产卵并被涂抹产卵分泌物的刻槽)的识别行为,通过选择和非选择性试验,调查桑天牛卵啮小蜂对不同处理刻槽的行为反应。结果显示,选择性试验中,寄生蜂首先接触到已被寄生刻槽(自己寄生或它蜂寄生刻槽)的次数显著少于正常刻槽。无论在选择还是非选择条件下,寄生蜂接触到已被寄生刻槽的时间显著多于正常刻槽,而在已被寄生刻槽上搜索的时间显著少于正常刻槽,且对已被寄生刻槽寄生的比率也显著低于正常刻槽。无论在选择还是非选择性试验中,雌蜂对它蜂寄生刻槽和自己寄生刻槽的行为反应无明显差异。选择性试验中,雌蜂对正常刻槽和它蜂搜索过的刻槽的行为参数间无显著差异。与此类似,雌蜂对已被寄生蜂产卵但未涂抹产卵分泌物的刻槽及正常刻槽的行为参数间也不存在显著差异。研究结果表明该寄生蜂在产卵完成后,通过其产卵器在刻槽表面涂抹产卵分泌物即寄主标记信息素对刻槽进行标记,使寄生蜂通过在近距离感知该标记信息素来识别已被寄生刻槽,该结果有望为揭示该寄生蜂的寄主识别机制以及实现桑天牛的生物防治提供理论依据。

桑天牛卵长尾啮小蜂的寄主选择定位行为

本文对桑天牛卵长尾啮小蜂Aprostocetus prolixus LaSalle et Huang的寄主选择定位行为进行了系统研究。已有研究表明,寄主植物-寄主昆虫复合体释放的挥发物对寄生蜂有显著的引诱作用。为了查明寄主植物-寄主昆虫复合体中挥发性引诱物质的来源,对不同处理桑枝(正常桑枝、机械损伤桑枝、系统枝、桑天牛Apriona germari(Hope)咬食和产卵桑枝)、桑天牛虫粪及雌雄两性桑天牛所释放的挥发物分别进行了测定。结果显示:不同处理桑枝对寄生蜂都具有显著的引诱作用,而且产卵桑枝的引诱活性最大;桑天牛虫粪的气味对寄生蜂有引诱活性,而雌、雄桑天牛体表挥发物对寄生蜂的引诱效果不明显。桑天牛爬行痕迹对寄生蜂的微栖境接受行为没有影响,而桑天牛虫粪中的信息物质在寄生蜂的微栖境接受过程中起着重要作用。寄生蜂对产卵桑枝段的选择几率明显高于正常桑枝段和咬食桑枝段,而对不同植物上产卵刻槽的选择没有差异;刻槽表面存在着与此卵寄生蜂寄主识别相关的信息物质。

两种桑天牛卵寄生蜂触角感器超微结构的比较

利用扫描电镜观察了同属的桑天牛卵啮小蜂(Aprostocetus prolixus)和桑天牛长尾啮小蜂(Aprostocetus fukutai)的触角感器,对这两种寄生蜂触角感器的种类、形态、数量及分布进行了描述,并对雌雄两性触角之间的差异做了比较。结果发现,在两种寄生蜂的触角上着生着6种感器,分别为指形感器、板状感器、毛形感器、坛形感器、刺形感器、蒲姆氏鬃;两种桑天牛卵寄生蜂触角感器的种类、数量及分布模式在种间没有明显差异,但在种内雌雄个体间差异较为显著。研究结果将有助于揭示桑天牛卵寄生蜂的寄生机制。

桑天牛危害和外源茉莉酸诱导桑树防御反应的研究

通过选择试验研究了桑天牛危害和外源茉莉酸(JA)对于诱导桑树产生防御反应的影响。桑天牛危害诱导的结果表明:在危害诱导后的第3天,受害桑枝被桑天牛继续取食的面积明显少于对照,而同株系统枝被取食的面积与对照间的差异不明显;危害诱导后的第1天,被害桑枝对桑天牛卵啮小蜂的引诱活性显著高于健康桑枝,此后其引诱作用逐渐下降,第3天时与健康桑枝间的差异消失。JA诱导的结果表明:JA处理3 d后,桑枝被桑天牛取食的面积也明显少于对照;JA处理1 d后,桑枝对桑天牛卵啮小蜂的引诱作用明显高于健康桑枝,JA处理2 d后的桑枝对寄生蜂的引诱作用达到了极显著的程度,第3天时与健康桑枝的差异消失。此外,无论是桑天牛危害诱导还是JA处理诱导,对桑天牛的产卵数量均未产生影响。分析认为:桑天牛危害和外源JA均能诱导桑树通过减少桑天牛取食桑枝的面积产生直接防御,但这种抗虫性仅局限于被害桑枝;桑天牛危害和外源JA还通过增强桑枝对桑天牛卵啮小蜂的引诱作用使桑树产生间接防御能力。