外源钙处理水稻对褐飞虱及其天敌黑肩绿盲蝽的影响

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褐飞虱Nilaparvata lugens是水稻专食性害虫,黑肩绿盲蝽Cyrtorhinus lividipennis是褐飞虱的重要捕食性天敌。本研究在种子阶段对水稻进行外源钙引发处理,分析褐飞虱取食经外源钙处理的水稻植株后其存活率、蜜露量、体重增长率、选择和取食行为的变化,以及黑肩绿盲蝽对褐飞虱选择和捕食行为的变化,通过GC-MS和嗅觉仪分析水稻植株挥发物成分和含量的变化以及对褐飞虱和黑肩绿盲蝽选择行为的影响,为田间生态防控褐飞虱奠定理论基础。主要研究结果如下:1外源钙处理对褐飞虱取食和选择行为的影响用20 mmol/L CaCl2浸种处理水稻,以水浸种处理为对照,待水稻长至分蘖期,比较褐飞虱若虫取食不同处理的水稻植株后存活率、蜜露分泌量、体重增长率以及雌成虫对不同处理植株的选择行为和取食行为差异,结果表明:(1)褐飞虱2龄若虫取食钙处理的水稻植株3至7天后其存活率分别比取食对照植株的低5.61%、7.12%、13.01%、18.01%和20.38%,蜜露量比取食对照植株的少42.49%,体重增长率比对照植株的低5.90%。(2)选择行为分析结果表明无论是否有褐飞虱取食为害,褐飞虱雌成虫都偏向选择水处理的水稻植株。(3)EPG分析表明,褐飞虱取食经CaCl2处理的植株时,其np波频率、ph波频率显著比取食对照植株的多,N4-a波和N4-b波出现的频率比取食对照植株少,而N5波出现的频率无显著变化;np第一次波持续的时间和和总持续时间、ph波的总持续时间均显著延长,N4-a波和N4-b波的总持续时间以及N5波的总持续时间显著缩短,这些结果表明经CaCl2浸种处理水稻植株阻碍了褐飞虱在木质部和韧皮部的取食。2外源钙处理对黑肩绿盲蝽捕食褐飞虱卵和若虫的影响(1)采用“Y”型嗅觉仪检测黑肩绿盲蝽选择行为,结果表明:无褐飞虱取食的情况下,黑肩绿盲蝽对CaCl2和H2O浸种处理植株的选择没有明显差异;有褐飞虱取食的情况下,黑肩绿盲蝽选择钙处理植株的数量明显比选择水处理的多;笼罩实验也发现黑肩绿盲蝽偏向选择钙处理的水稻植株。(2)黑肩绿盲蝽在钙处理的植株上捕食褐飞虱1龄若虫24和48 h的捕食率明显比水处理植株上的高4.83%和9.50%;取食钙处理植株的褐飞虱其产卵量显著低于取食对照植株的,黑肩绿盲蝽在钙处理的植株上捕食褐飞虱卵24 h的捕食率比对照植株上的高13.72%。3外源钙处理对水稻植株挥发物的影响及单一挥发物的验证GC-MS检测褐飞虱取食前后各处理植株释放的挥发物,结果表明:(1)无褐飞虱取食为害的情况下,各处理植株共检测到57种挥发性物质,其中经钙处理的植株释放的水杨酸甲酯和1-辛烯-3醇这两种挥发物在的百分含量分别比H2O浸种植株的高122.53%和195.70%,β-石竹烯的百分含量比对照植株低43.42%;褐飞虱取食为害的情况下,各处理植株共检测到35种挥发性物质,其中钙处理的植株释放的水杨酸甲酯和1-辛烯-3醇的百分含量分别比H2O浸种植株增加326.00%和428.55%,β-石竹烯的释放量无显著变化。(2)用“H”型嗅觉仪检测褐飞虱对水杨酸甲酯、1-辛烯-3醇、β-石竹烯和(E)-2-己烯醛四种单一挥发物的选择,以石蜡油为对照,结果表明:选择1、10、100μg/μL水杨酸甲酯的褐飞虱数量显著比选择对照的少25.00%、44.83%和68.49%;选择10和100μg/μL 1-辛烯-3醇的褐飞虱数量显著比选择对照组的少59.42%和72.97%;选择10μg/μLβ-石竹烯的褐飞虱数量显著比对照的少44.83%,褐飞虱对各种浓度(E)-2-己烯醛的与选择对照组的相比无显著差异。(3)用“Y”型嗅觉仪检测黑肩绿盲蝽对10μg/μL水杨酸甲酯、1-辛烯-3醇、β-石竹烯和(E)-2-己烯醛四种单一挥发物的选择,以石蜡油为对照,结果表明:黑肩绿盲蝽对水杨酸甲酯和1-辛烯-3醇选择数量显著比对照组高100%和100%,但对β-石竹烯和(E)-2-己烯醛两种挥发物没有明显选择。综上,本论文的研究结果表明CaCl2浸种处理显著提高了水稻对褐飞虱的抗性,有利于黑肩绿盲蝽对褐飞虱卵和幼虫的捕食。经CaCl2处理的水稻植株释放更多的水杨酸甲酯和1-辛烯-3醇,这两种挥发物对褐飞虱有明显趋避作用,而对黑肩绿盲蝽有明显引诱作用。研究结果为利用外源钙调控水稻-褐飞虱-黑肩绿盲蝽三营养关系,生态防控褐飞虱提供了一定的理论基础。
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