四种竹笋夜蛾生态适应机制研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong438
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竹笋夜蛾是我国重要的竹林笋期害虫之一,在我国研究报道的竹笋夜蛾主要有基夜蛾(Kumasia kumaso(Sugi))、笋秀夜蛾(Apamea apameoides(Draudt))、竹笋禾夜蛾(Oligia vulgaris(Butler))及萨夜蛾(Sapporia repetita(Butler))四种。四种竹笋夜蛾均钻蛀取食竹笋,属寡食性昆虫,生活史及生物学特性极其相似,且生态位严重重叠,在时间、空间和营养等资源利用上存在激烈竞争。为了回答四种竹笋夜蛾是采取何种生存对策以规避物种在资源和空间上的激烈竞争及四种竹笋夜蛾是否存在同域物种进化现象等关键的生物学问题,本研究比较了四种竹笋夜蛾形态学差异,分析了其遗传分化基础及生态位策略,对比研究了幼虫取食和成虫产卵行为,主要结论如下:(1)基夜蛾在卵形态、幼虫体色和雌雄生殖器形态上与其他3种竹笋夜蛾形态差异较大;笋秀夜蛾卵壳表面有纵纹,与余下2种竹笋夜蛾卵有明显差异。除基夜蛾外,余下3种夜蛾幼虫体表背线和亚背线形态有差异,趾钩、臀棘、翅脉和雌雄外生殖器形态差异不显著。结果显示,这四种竹笋夜蛾形态较为接近,仅基夜蛾差异较大。结果表明,形态学分化研究结果表明,四种竹笋夜蛾由于生态适应产生的种群分化,在形态上并未发生显著性分化,为四种竹笋夜蛾由同域物种分化而来提供形态学支持。(2)本研究克隆了四种竹笋夜蛾线粒体细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ(mt DNA COⅠ)基因5’端709 bp片段序列,分析了四种竹笋夜蛾mt DNA COⅠ基因序列片段的碱基组成及特点。四种竹笋夜蛾及其比对昆虫的碱基T、C、A、G平均含量分别为39.5%,14.8%,31.9%,14.6%。序列中A+T的含量显著高于G+C的含量,四种竹笋夜蛾密码子不同位点上的碱基组成特点与所有比对昆虫mt DNA COⅠ基因片段碱基组成特点一致,且密码子第2位点的A+T含量显著高于第1位点和第3位点含量。碱基使用显著倾向于T(AT平均偏倚度为-0.1171);不同昆虫mt DNA COⅠ基因序列间的平均遗传距离为0.055。四种竹笋夜蛾中,萨夜蛾与其他3种夜蛾的种间遗传距离大于所有比对昆虫间的平均种间距离,而其他3种竹笋夜蛾种间遗传距离则接近所有比对昆虫的种内距离(<0.002)。系统进化分析显示,四种竹笋夜蛾中,萨夜蛾与秀夜蛾属(Apamea)多种昆虫亲缘关系最近,与其他三种竹笋夜蛾亲缘关系较远,其他三种夜蛾则属于同一个进化群,亲缘关系非常接近,与Enargia属Lithophane hemina(EU768944.1)和Ufeus faunus(GU828860.1)分属在同一个进化群。四种竹笋夜蛾中,除萨夜蛾外,其他三种竹笋夜蛾mt DNA COⅠ基因亲缘关系很近,属于近缘种,建议归为同属。本研究表明,经过不同的生态适应后,四种竹笋夜蛾遗传分化差异不显著。研究结果同时为四种竹笋夜蛾的同域物种进化假设提供可论证的遗传基础。(3)四种竹笋夜蛾的时间生态位、营养生态位的研究结果表明发生时间差异是竹笋夜蛾规避竞争的一种方式,在浙江安吉,笋秀夜蛾时间生态位最宽,种群密度最大,充分利用时间资源,避免争夺资源。基夜蛾和竹笋禾夜蛾种群密度呈现下降趋势,且发生严重生态位重叠和种间竞争。在广东怀集,萨夜蛾时间生态位最宽,萨夜蛾与基夜蛾生态位发生重叠,生态位相似比例和种间竞争系数均较高,说明二者在资源利用上发生重叠和竞争。四种竹笋夜蛾的营养生态位宽度依次为:基夜蛾>笋秀夜蛾>竹笋禾夜蛾>萨夜蛾,基夜蛾和笋秀夜蛾都具有较宽的寄主谱,因而基夜蛾与竹笋禾夜蛾竞争时,处于优势地位。萨夜蛾通过增加蛀食竹笋路径方式来增加自身的取食生态位,提高竞争力。对取食竹笋的直径粗细调查发现,基夜蛾可能通过取食不同直径的竹笋,来扩大其取食领域,提高自身竞争力。四种竹笋夜蛾幼虫通过不同的取食时间和取食寄主以及在同一寄主上的不同取食路径等这些适应对策来规避激烈的种间竞争,保证自身的顺利繁衍。基夜蛾则是四种竹笋夜蛾中的优势种群。(4)四种竹笋夜蛾在3种不同寄主植物水竹(Phyllostachys heteroclada Oliver),鹅观草(Roegneria kamoji Ohwi)和青绿苔草(Carex breviculmis R.Br.)间产卵差异显著,其中笋秀夜蛾和竹笋禾夜蛾只选择鹅观草进行产卵;四种竹笋夜蛾在各寄主植物产卵位置上具有选择性,偏好在鹅观草叶片、叶鞘上及草根处产卵;四种竹笋夜蛾在产卵总量上差异显著,其中笋秀夜蛾和竹笋禾夜蛾产卵总量最大;四种竹笋夜蛾产卵时间先后依次为:基夜蛾>萨夜蛾>笋秀夜蛾>竹笋禾夜蛾,基夜蛾最早羽化产卵,产卵历期10d,后三者产卵历期重叠。四种竹笋夜蛾通过产卵时间差异、产卵寄主差异和产卵位置差异这些适应对策,避免种间竞争,进而产生物种分化。
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