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绿豆象Callosobruchus chinensis(L)隶属于鞘翅目Coleoptera豆象科Bruchidae瘤背豆象属Callosbruchus,原产于东南亚,是世界上最为重要的储藏物害虫之一。绿豆象严重危害绿豆Vigna radiatus L、赤豆.Phaseolus angularis L、豇豆 Vigna unguiculata(L.)Walp、鹰嘴豆Cicerarietinum、兵豆Lens culinaris和豌豆Pisum sativum等多种豆类。被其为害的绿豆,一般十粒九空,不仅丧失种子发芽力,而且其食用品质大为降低,并增加豆制品中的有害物质,使豆类食品安全生产受到严重威胁。绿豆象不同地理种群由于长时间的地理阻隔、生态环境及寄主差异等因素的影响,往往会导致生物学、生理生化和遗传物质等方面发生改变,从而导致亚种甚至新物种的形成,造成更大的危害。本文较系统的研究了几个绿豆象地理种群的生物学特性、体内消化酶和能源物质以及遗传物质的差异,探讨了绿豆象的种下遗传分化情况,旨在为绿豆象的综合治理提供理论依据。主要研究结果如下:
1、两种豆类对绿豆象四个地理种群发育和繁殖的影响
通过用绿豆和黄豆饲养采自四川西昌、重庆大足、辽宁沈阳和河北保定的四个绿豆象地理种群,比较它们的发育和繁殖情况,结果发现以黄豆为食的这4个种群的生长发育存在显著的差异。绿豆象西昌种群能在黄豆中很好的生存,与绿豆饲养的组合相比较,除发育历期受影响外,其它各项生物学指标均未受到影响,所以它能对黄豆生产构成严重威胁;大足种群在黄豆中发育历期大大延长,世代存活率和繁殖力也较绿豆饲养种群有所降低,但也能在黄豆中完成生活史;而保定和沈阳种群在黄豆中生长发育明显受到抑制,未成熟期长达40天之久,世代存活率不足8%,单头产卵量15粒左右,新羽化成虫体重2.5mg左右,这些指标都显著低于用绿豆饲养的相应的地理种群。由此可见,保定和沈阳种群绿豆象对黄豆不构成威胁。
2、绿豆象西昌种群和沈阳种群的杂交研究
通过对来自四川西昌和辽宁沈阳的绿豆象两地理种群杂交试验,研究杂种1代(F1)和亲本的产卵量、发育历期、孵化率、豆内存活率、成虫体重和雄虫触角等生物学特性。结果表明:绿豆象西昌种群在黄豆中能正常发育繁殖,沈阳种群几乎不能在黄豆中存活,F1代适合度增强,可以在黄豆中完成生活史,并能对黄豆造成危害:两地理种群虽然取食上有很大的差异,但它们的遗传趋异程度并不高,不存在基因流动受阻现象,在生殖上完全亲和。
3、不同绿豆象地理种群体内消化酶活性的比较研究
分别用Folin-酚法和二硝基水杨酸法测定了绿豆象四个地理种群的蛋白酶、淀粉酶和蔗糖酶的活性。结果表明:在相同豆类饲养条件下绿豆象各地理种群间的3种消化酶比活力均无显著性差异,而同一种群用两种豆类饲养后,一些消化酶的比活力受到了显著的影响。其中以黄豆饲养的大足种群蛋白酶活性显著低于绿豆饲养种群,而淀粉酶和蔗糖酶活性却高于绿豆饲养种群。黄豆饲养并没有显著影响西昌种群的蛋白酶活性,但是淀粉酶和蔗糖酶活性比绿豆饲养时显著升高。
4、不同绿豆象地理种群体内能源物质的比较研究
分别用乙酰丙酮显色法、葸酮比色法和考马斯亮蓝G-250法测定了绿豆象四个地理种群体内的甘油三酯、多糖和可溶性蛋白的含量。结果表明:相同豆类饲养的绿豆象各地理种群间除了甘油三酯含量有显著差异外,多糖和可溶性蛋白含量差异不显著。但在绿豆饲养条件下绿豆象幼虫体内3种能源物质的含量均较黄豆饲养条件下高。大足种群绿豆饲养组合的甘油三酯和多糖含量分别是黄豆饲养组合的1.2和3.7倍,西昌种群绿豆饲养条件下的可溶性蛋白含量是黄豆饲养条件下的2.1倍。
5、不同地理种群体绿豆象线粒体COI和12S rRNA基因序列分析
通过设计引物,PCR扩增得到了绿豆象四川西昌、重庆大足、辽宁沈阳、河北保定和山东青州5个地理种群的线粒体COI和12S rRNA的基因片段,其中COI基因片段长度为522bp,12S rRNA基因片段长度为352bp。通过比对发现绿豆象各地理种群间这两个基因片段均未发生变异,说明这几个绿豆象地理种群间的遗传分化程度不高。与GenBank中检索到的13个相对应的绿豆象COI基因序列比对并建立系统发育树发现,绿豆象遗传物质相对稳定,各地理种群间的变异不大,其遗传距离在0.002~0.013之间。