【摘 要】
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麦长管蚜(Sitobion avenae)是一种全球性的麦类作物主要害虫,严重影响谷物的产量和品质。许多昆虫可以在不同的寄主植物上分化出不同的生物型。麦长管蚜在不同的大麦(Hordeum vulgare L.)、小麦(Triticum aestivum L.)品种上也已经发生一定程度的分化,依据其在不同抗性寄主上的表现可被区分为不同的生物型。除了麦类作物外,该蚜虫还可以在很多禾本科杂草上存活,但目
【基金项目】
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国家自然科学基金(编号:31572002);
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麦长管蚜(Sitobion avenae)是一种全球性的麦类作物主要害虫,严重影响谷物的产量和品质。许多昆虫可以在不同的寄主植物上分化出不同的生物型。麦长管蚜在不同的大麦(Hordeum vulgare L.)、小麦(Triticum aestivum L.)品种上也已经发生一定程度的分化,依据其在不同抗性寄主上的表现可被区分为不同的生物型。除了麦类作物外,该蚜虫还可以在很多禾本科杂草上存活,但目前关于我国杂草来源麦长管蚜种群生物型类型及组成情况还未有报道。为此,本研究从远离连片小麦种植地的陕西秦岭山区禾本科杂草上采集麦长管蚜进行鉴定,比较各生物型在小麦及草类寄主(如黑麦草和雀麦等)上的表现差异,分析寄主-蚜虫之间的互作关系,从而对麦长管蚜在草类寄主上的适应和分化机制进行初步探索,主要得到以下结果:(1)从披碱草属(Elymus L.)、雀麦属(Bromus L.)、燕麦属(Avena L.)、黑麦草属(Lolium L.)、芨芨草属(Achnatherum P.Beauv.)和早熟禾属(Poa L.)六类禾本科杂草上均能采集到麦长管蚜样品,基于线粒体细胞色素氧化酶亚基1(mitochondria cytochrome oxidase submitⅠ,mt COI基因)和微卫星分子标记手段鉴定出七种基因型的麦长管蚜。从七种基因型麦长管蚜中鉴定出五种生物型。其中,新发现的三种生物型被命名为生物型7、生物型8和生物型9,而生物型1和生物型5为麦类作物和草类寄主共有的生物型。基于这五种生物型在小麦矮抗58、黑麦草和无芒雀麦上的存活率和13d蚜量的比较发现,这五种生物型均在小麦上的表现要优于草类寄主(即黑麦草和无芒雀麦)。这五种生物型对上述不同寄主的适应性有明显区别。同其它生物型相比,生物型8在两种禾本科杂草上具有更强的适应性。(2)将各生物型在小麦、黑麦草和无芒雀麦饲养13 d后,测定寄主植物的总酚含量和各生物型谷胱甘肽S-转移酶基因Sa GST(Sa GST1、Sa GST2和Sa GST3)的表达量。发现小麦矮抗58和黑麦草被麦长管蚜不同生物型取食会引起总酚含量的显著变化,而无芒雀麦总酚含量无显著变化。三种寄主植物取食诱导麦长管蚜Sa GST基因的表达效果不同,且不同生物型之间呈现不同规律的显著性差异。生物型1和生物型9在小麦矮抗58取食诱导下Sa GST(Sa GST1、Sa GST2和Sa GST3)基因高表达,生物型7和生物型8却在草类寄主取食诱导时Sa GST2表达量超过小麦矮抗58对其取食诱导量的一倍以上,而且草类寄主取食诱导下这两种生物型的Sa GST2表达量比生物型1高一倍以上。而相关分析发现,生物型8在三种寄主上的产蚜量与其Sa GST2基因表达量相关性达到显著水平,Sa GST2基因在草类寄主诱导下的高表达可能是生物型8较其它生物型更适应黑麦草和无芒雀麦的关键。因此,Sa GST基因的表达调控有利于该蚜虫应对草类寄主的次生防御,也可能与该蚜虫在草类寄主上的生物型分化密切相关。综上所述,与大麦、小麦上的虫源相比,禾本科杂草来源麦长管蚜的生物型类型和组成有明显差异。本研究鉴定出了对草类寄主有一定适应性的生物型8,初步明确了其在草类寄主上的适应性与Sa GST基因表达量的关系。结果表明麦长管蚜Sa GST基因的表达调控与该蚜虫的生物型分化可能密切相关。对杂草来源麦长管蚜生物型的研究,有利于理解麦长管蚜寄主适应性的进化潜力,揭示其成灾机理,从而为麦长管蚜的绿色防治提供理论依据和参考。
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