食物营养对专化型棉蚜寄主范围的影响

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植食性昆虫在长时间的进化中,由于要适应不同的生存环境或寄主植物,种群常会形成寄主专化性。棉蚜(Aphis gossypii Glover)是一种典型的多食性昆虫,寄主植物多达35个科285种。然而不同寄主植物上的棉蚜种群存在非常明显的寄主专化性,表现为瓜型棉蚜无法直接利用棉花植株,而棉花型棉蚜无法直接利用黄瓜植株。有研究表明,特殊的取食经历能改变专化型棉蚜的寄主范围,如在西葫芦、豇豆和人工饲料上的取食可改变棉蚜的寄主专化性。但特定寄主植物和人工饲料为何能引起专化型棉蚜寄主范围的变化?现还没明确的研究结果。所以本试验采用控制人工饲料中的营养物质的方法,研究了瓜型和棉花型共6个基因型棉蚜在不同人工饲料上的存活和繁殖能力,以及取食不同人工饲料后对棉花和黄瓜寄主的利用能力,探究食料中的营养物质对专化型棉蚜寄主利用能力的影响。研究获得了以下主要结果:(1)人工饲料上的取食经历引起了专化型棉蚜寄主范围的改变测定了瓜型(CU1、CU2、CU3)和棉花型(CO1、CO2、CO3)各3个基因型棉蚜在两种人工饲料(饲料Ⅰ和饲料Ⅱ)上的生命表参数,结果表明,取食饲料Ⅰ的所有基因型棉蚜净增殖率和内禀增长率都高于取食饲料Ⅱ上的,说明饲料Ⅰ比饲料Ⅱ更适合于棉蚜种群的存活与繁殖。不同基因型棉蚜对人工饲料的利用能力存在差异。棉蚜在人工饲料上的传代能力因基因型和饲料类型的不同而不同,CO2基因型在饲料Ⅰ上种群能存活23代,而在饲料Ⅱ上只能存活2代,其它基因型在两种饲料上均只能存活2-3代。说明不同基因型的棉蚜对营养的需求存在差异。在人工饲料上的取食经历能改变专化型棉蚜的寄主范围,但是这种改变与棉蚜基因型和饲料种类有关。6个基因型的棉蚜在取食饲料Ⅰ后,寄主利用能力都没有发生改变。但取食饲料Ⅱ的瓜型CU3种群获得了利用棉花叶片的能力,棉花型的CO2和CO3基因型获得了利用黄瓜叶片的能力,而其它基因型取食饲料Ⅱ后的寄主利用能力没有发生变化。(2)取食经历的时长可影响专化型棉蚜的寄主利用能力将初生若蚜和成蚜在人工饲料Ⅱ上取食不同天数后转接到棉花和黄瓜叶片上,观察其种群增长情况,结果表明,CO2的成蚜在饲料Ⅱ上取食1天和3天的种群仍不能利用黄瓜叶片,而取食5天和7天的则能在黄瓜叶片上建立种群。不过,CO2成蚜在人工饲料Ⅱ上产下的初生若蚜在饲料上继续取食1-7天转到黄瓜叶片上均能建立种群。在人工饲料上取食无论多长时间都不会改变专化型棉蚜对原寄主的利用能力,且经饲料上取食经历获得了利用黄瓜叶片的CO2种群在黄瓜叶片上饲养5代时仍能利用原寄主棉花叶片,而在黄瓜叶片上长期饲养50代以上时则丧失了对原寄主棉花叶片的利用能力,但经取食两种饲料后能恢复对原寄主的利用能力。寄主改变且长期饲养在其它寄主上的棉蚜种群并没有发生遗传分化。取食经历引起的专化型棉蚜寄主利用能力的改变是一种表型可塑性。(3)食料内营养影响了专化型棉蚜的存活、繁殖和寄主选择能力单一去除饲料Ⅱ中的一些营养成分后,测定了棉花型和瓜型棉蚜在其上的表现,结果表明,去除饲料中的核黄素和对氨基苯甲酸显著提高专化型棉蚜的繁殖率;去除胱氨酸和γ-氨基丁酸对棉蚜繁殖率没有显著的影响;去除Na元素后瓜型棉蚜繁殖率升高,但棉花型棉蚜繁殖率降低或不变。在人工饲料上的取食经历提高了棉花型棉蚜对黄瓜叶片的选择能力,以及瓜型棉蚜对棉花叶片的选择力,但单一去除人工饲料Ⅱ中的核黄素、对氨基苯甲酸、胱氨酸、γ-氨基丁酸和Na元素后,棉花型和瓜型棉蚜在其上的取食仍能改变寄主范围,因此,饲料中的这些营养成份不是引起专化型棉蚜发生寄主范围改变的主要因素。
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