精喹禾灵等三种化学农药对龟纹瓢虫的安全性评价

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龟纹瓢虫是农田生态系统中重要的捕食性天敌。长期以来农田病虫草害的防控总体上以化学防治为主,频繁的使用农药虽然控制了病虫草的危害,但也可对农田天敌昆虫种群构成威胁。目前,绝大多数有关农药对天敌昆虫安全性评估的研究常以杀虫剂为研究对象,但是田间实际使用的农药种类不仅有杀虫剂,如除草剂、杀菌剂、植物生长调节剂等农药,它们对天敌昆虫的潜在威胁尚不清楚。本文利用实验动物学、实时荧光定量PCR技术、16S r RNA和转录组测序技术,研究了棉田常用的除草剂精喹禾灵、杀菌剂甲基硫菌灵和植物生长调节剂缩节胺对龟纹瓢虫生长发育、共生菌多样性和转录组的变化,明确了三种农药对龟纹瓢虫安全性的影响。本研究为棉田化学农药的合理应用提供了一定的理论支撑,也对保护农田天敌资源具有现实意义。本研究获得以下主要研究结果:1.揭示了三种农药胁迫对龟纹瓢虫生物学参数的影响。与对照组相比,精喹禾灵处理组龟纹瓢虫F2代雌虫(P=0.027)、F3代雌虫(P=0.023)和雄虫(P=0.031)存活率均明显增加,并达到显著水平;F3代龟纹瓢虫雄虫体重显著增加20.0%;F1、F2、F3代龟纹瓢虫寿命、产卵前期和总产卵量均无显著影响,且F2、F3代龟纹瓢虫幼虫发育历期和羽化率也无显著影响。甲基硫菌灵和缩节胺处理组对F1、F2、F3代龟纹瓢虫体重、存活率、寿命、产卵前期和总产卵量均无显著影响,对F2、F3,F4代龟纹瓢虫幼虫发育历期和F2、F3代羽化率也无显著影响。2.明确了三种农药对F3代龟纹瓢虫成虫共生菌组成和多样性的影响。F3代龟纹瓢虫16S r RNA测序结果发现,成虫共生菌优势菌属为沙雷氏菌属Serratia;和对照组相比,精喹禾灵、甲基硫菌灵和缩节胺处理组,对龟纹瓢虫共生细菌OTU数量,丰富度、多样性和优势菌属组成均无显著性影响;但是在精喹禾灵处理组,沃尔巴克氏体Wolbachia、罗尔斯通菌Ralstonia、假单胞菌Pseudomonas、戴氏菌Dyella和诺氏菌Reyranella的含量显著升高,分别升高了132、4.2、4.5、6.2、7.9倍。3.明确了三种农药对F3代龟纹瓢虫成虫全基因组转录水平的影响。甲基硫菌灵和缩节胺处理组的差异表达基因分别占总基因数的0.55%和0.10%,并且其差异基因未在KEGG通路中显著富集;精喹禾灵处理组,差异表达基因占总基因数为1.0%,关于药物代谢通路的相关基因如葡萄糖醛酸转移酶和谷胱甘肽S-转移酶表达量下调,而营养通路的关键基因表达量上调,多为FOXO、PI3K-Akt和mTOR通路中的相关差异基因。
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