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非适合性寄主制约菜蛾盘绒茧蜂成功发育的生理基础

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致谢

1 文献综述

1.1 内寄生蜂胚胎发育的研究概况

1.1.1 赤眼蜂的胚胎发育

1.1.2 川皮肿腿蜂的胚胎发育

1.1.3 管氏肿腿蜂的胚胎发育

1.1.4 双斑恩蚜小蜂的胚胎发育

1.1.5 腰带长体茧蜂的胚胎发育

1.2 寄主昆虫的免疫机制研究概况

1.2.1 昆虫细胞免疫研究概况

1.2.2 昆虫体液免疫研究概况

1.3 寄生蜂的寄生因子研究概况

1.3.1 寄生蜂多分DNA病毒的研究概况

1.3.2 寄生蜂毒液的研究概况

1.3.3 畸形细胞的研究概况

2 引言

3 材料与方法

3.1 供试植物与人工饲料

3.1.1 供试植物

3.1.2 人工饲料

3.2 昆虫

3.2.1 昆虫采集

3.2.2 小菜蛾的饲养

3.2.3 棉铃虫的饲养

3.2.4 菜蛾盘绒茧蜂的饲养

3.2.5 半闭弯尾姬蜂的饲养

3.2.6 单头寄生

3.3 昆虫饲养仪器与设备

3.3.1 人工气候培养箱

3.3.2 养虫笼

3.3.3 小菜蛾产卵笼

3.3.4 养蜂盒

3.3.5 吸蜂管

3.3.6 养虫管与24 孔细胞培养板

3.4 实验仪器及分析软件

3.4.1 实验仪器

3.4.2 数据分析、图像采集处理软件

3.5 试验方法

3.5.1 两种寄生蜂胚胎的获得

3.5.2 两种寄生蜂胚胎的测量与观察

3.5.3 被寄生寄主小菜蛾的饲养

3.5.4 被寄生寄主棉铃虫的饲养

3.5.5 寄主小菜蛾的营养指标测定

3.5.6 小菜蛾幼虫的营养效应指标

3.5.7 两种寄生蜂幼蜂的获得

3.5.8 两种寄生蜂幼蜂的观察与测量

3.5.9 畸形细胞的收集、计数和测量

3.5.10 相关公式和数据统计分析

3.6 常用实验试剂及配制

4 结果与分析

4.1 菜蛾盘绒茧蜂和半闭弯尾姬蜂的胚胎发育

4.1.1 菜蛾盘绒茧蜂的胚胎发育

4.1.2 半闭弯尾姬蜂的胚胎发育

4.2 不同龄期寄主对菜蛾盘绒茧蜂幼期发育和畸形细胞的影响

4.2.1 不同龄期寄主对菜蛾盘绒茧蜂幼蜂发育的影响

4.2.2 不同龄期寄主对菜蛾盘绒茧蜂畸形细胞发育的影响

4.3 寄生蜂寄生对寄主小菜蛾幼虫生长发育的影响

4.3.1 两种蜂寄生对小菜蛾幼虫体重增长的影响

4.3.2 两种蜂寄生对小菜蛾幼虫营养利用的影响

4.4 不同适合性寄主对菜蛾盘绒茧蜂发育的影响

4.4.1 不同适合性寄主对菜蛾盘绒茧蜂发育的影响

4.4.2 不同适合性寄主对菜蛾盘绒茧蜂胚胎发育的影响

4.4.3 不同适合性寄主对菜蛾盘绒茧蜂幼蜂发育的影响

4.4.4 不同适合度寄主对畸形细胞发育的影响

5 讨论

5.1 菜蛾盘绒茧蜂和半闭弯尾姬蜂的胚胎发育

5.2 寄主龄期对菜蛾盘绒茧蜂幼期发育和畸形细胞的影响

5.3 寄生蜂寄生对寄主小菜蛾的生长发育影响

5.4 非适合性寄主制约菜蛾盘绒茧蜂成功发育的机制

参考文献

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摘要

本研究以菜蛾盘绒茧蜂Cotesia vestalis、半闭弯尾姬蜂Diadegma semiclauswn、小菜蛾Plutella xylostella和棉铃虫Helicoverpa armigera四种昆虫为材料,分别构建小菜蛾-菜蛾盘绒茧蜂、小菜蛾-半闭弯尾姬蜂、棉铃虫-菜蛾盘绒茧蜂三个寄生体系,对非适合性寄主制约菜蛾盘绒茧蜂成功发育的生理基础进行了初步研究。本研究由以下四个部分组成:菜蛾盘绒茧蜂和半闭弯尾姬蜂的胚胎发育、寄主龄期对菜蛾盘绒茧蜂幼期发育和畸形细胞的影响、菜蛾盘绒茧蜂和半闭弯尾姬蜂寄生对小菜蛾生长发育的影响、非适合性寄主制约菜蛾盘绒茧蜂成功发育的研究。经研究发现,小菜蛾为菜蛾盘绒茧蜂和半闭弯尾姬蜂的适合性寄主,而棉铃虫则为菜蛾盘绒茧蜂的非适合性寄主。研究结果如下: 一、菜蛾盘绒茧蜂和半闭弯尾姬蜂的胚胎发育 在室内(25±1)℃,详细观察了小菜蛾两种幼虫内寄生蜂的胚胎发育过程。其中,菜蛾盘绒茧蜂胚胎发育经历大约48 h。根据胚胎发育的先后顺序可将其划分为以下3个时期:卵裂与胚盘形成期,即产卵后20 h时,在卵周缘形成均匀的单细胞层;原肠胚形成及器官发育期,产卵后20~32 h,包括胚带形成、原头原躯分化、口道形成及消化道发育;最后是胚胎背合与胚胎成熟期,在产卵后48 h,胚胎发育完成,并在蜂幼虫孵化时,源自浆膜的畸形细胞释放到寄主小菜蛾的血腔中。相同培养条件下,半闭弯尾姬蜂的胚胎发育历经50 h。根据胚胎的形态特征将胚胎发育过程同样划分为3个阶段:分别是产卵后12 h的卵裂与胚盘形成阶段、产卵后12~32h的原肠胚形成和器官发育阶段,以及随后的胚胎背合和胚胎成熟阶段,即产卵后32~50h,直至姬蜂幼虫孵化。与茧蜂不同的是,姬蜂幼虫孵化时,浆膜并不产生释放畸形细胞。 二、寄主龄期对菜蛾盘绒茧蜂幼期发育和畸形细胞的影响 不同寄主龄期对容性内寄生蜂的发育也存在适合性问题。选择适合的寄主龄期进行寄生蜂的人工繁育是害虫生物防治的重要环节。在小菜蛾-菜蛾盘绒茧蜂寄生体系中,不同龄期寄主小菜蛾对菜蛾盘绒茧蜂幼蜂发育和畸形细胞发育的影响存在明显差异。结果表明:在所有寄主龄期中,伴随着幼蜂的发育,畸形细胞数量减少但体积增大。在不同龄期寄主小菜蛾中,3龄中期小菜蛾最适合菜蛾盘绒茧蜂幼蜂和畸形细胞的发育。首先,在幼蜂发育方面,3龄中期小菜蛾中菜蛾盘绒茧蜂发育整齐一致。而其他龄期小菜蛾中,幼蜂发育速率差异较大;其次,在畸形细胞发育方面,3龄中期小菜蛾中各寄生日龄畸形细胞的数量明显多于其他龄期小菜蛾中畸形细胞数量,而且3龄中期小菜蛾中绝大多数畸形细胞的生长模式基本一致,但是其他龄期小菜蛾中畸形细胞直径变化差别很大,即一些畸形细胞在直径增大很快并超过3龄小菜蛾中的最大畸形细胞直径,而一些畸形细胞的直径却增加十分缓慢,发育很不整齐。因此,寄生蜂畸形细胞的数量变化和发育模式可以作为衡量寄主龄期适合性的重要指标。 三、菜蛾盘绒茧蜂和半闭弯尾姬蜂寄生对小菜蛾生长发育的影响 以3龄初期小菜蛾幼虫作为寄主,研究了被菜蛾盘绒茧蜂和半闭弯尾姬蜂寄生后,寄主小菜蛾的生长发育情况。本试验测定了寄主小菜蛾在寄生后6d时间内的以下5个营养利用指标:相对生长率(relative growth rate,RGR)、相对消耗率(relative consumption rate,RCR)、毛转化率(eficiency of conversion of ingested food,ECI)、净转化率(eficiency of conversion of digested food,ECD)和近似消化率(approximate digestibility,AD)。结果表明:被寄生过的小菜蛾幼虫的相对生长率明显低于对照小菜蛾的同期相对生长率,而在两种蜂的寄生处理间,寄主小菜蛾的相对生长率也存在差异;3个处理间小菜蛾幼虫的相对消耗率、毛转化率、净转化率和近似消化率也存在差异,以上结果共同显示:被寄生寄主小菜蛾的取食量明显增加而体重却增长缓慢,且排粪量也大于对照小菜蛾,即被寄生过的小菜蛾幼虫的营养利用率明显低于对照小菜蛾,其营养资源被寄生蜂大量掠夺,其生长变得缓慢,发育受到明显抑制,从而形成对寄生蜂顺利发育起积极作用的生理环境和营养条件。 四、非适合性寄主制约菜蛾盘绒茧蜂成功发育的研究 寄主对寄生蜂的适合性是研究寄生蜂引种,进行害虫生物防治的重要理论依据。本试验以菜蛾盘绒茧蜂Cotesia vestalis、棉铃虫Helicoverpa armigera、小菜蛾Plutella xylostella为材料,研究了在不同适合性寄主中菜蛾盘绒茧蜂的胚胎发育、幼蜂发育、畸形细胞发育和菜蛾盘绒茧蜂的发育历期,以及成蜂前翅长和后足胫节长;统计了2种寄主中菜蛾盘绒茧蜂的寄生率、成功寄生率和羽化率等指标。结果表明:在寄主小菜蛾中菜蛾盘绒茧蜂胚胎发育速率明显快于寄主棉铃虫中,且胚胎发育正常;寄主棉铃虫中幼蜂体积差异非常大,寄生后7d之前其体积远远小于寄主小菜蛾中幼蜂体积,而且幼蜂被包囊和黑化的比例也较高,但是寄生后9d以后的时间里幼蜂体积继续增大且最终超过小菜蛾中的幼蜂最终发育体积;在2种寄主中畸形细胞的发育方式差异极大,寄主棉铃虫中畸形细胞的起始数量少于小菜蛾中,且随时间推移其数量减少的速率快于小菜蛾中,寄生后5d之前其直径变化不大,但此后其直径却迅速增大,且最大可达到小菜蛾中最大畸形细胞直径的3倍多;寄主棉铃虫中的畸形细胞绝大部分会发生形态上的变化,被寄主血细胞粘附或发生黑化。菜蛾盘绒茧蜂在寄主棉铃虫中的各发育历期均长于寄主小菜蛾中,且从棉铃虫中育出的蜂茧比小菜蛾中育出的蜂茧大,羽化出的成蜂个体也大于小菜蛾中育出的成蜂,其寿命也长于小菜蛾中育出的成蜂的寿命,但是,在寄主棉铃虫中菜蛾盘绒茧蜂的成功寄生率,远远低于寄主小菜蛾中的成功寄生率。

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