草地贪夜蛾对福建省11种寄主植物的适应性及生理机制

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zhp2007
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草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是世界性重大迁飞害虫,原产于美洲的热带及亚热带地区。草地贪夜蛾是多食性害虫,寄主多达350余种,以禾本科植物为主,约占1/3。自2019年1月传入我国云南后,其迅速扩散至全国大部分省市和地区,并取食为害包括玉米在内的22种作物,严重威胁我国农业安全生产。我们选取福建省11种草地贪夜蛾潜在的寄主植物作为供试植物,探讨草地贪夜蛾对不同寄主的适应性及生理机制。11种寄主植物包括玉米Zea mays、水稻Oryza sativa(杂交稻‘荃优212’和糯稻‘IR203-1’)、薏苡Coix lacryma-jobi(翠薏1号和浦薏6号)、野生狗牙根Cynodon dactylon、甘蓝Brassica oleracea、花生Arachis hypogaea(泉花1号和福花8号)、大豆Glycine max以及地瓜Ipomoea batatas。主要研究发现如下:(1)草地贪夜蛾对福建省11种潜在寄主植物的适应性。草地贪夜蛾取食供试的11种植物后均可完成生活史。但是,与取食玉米的草地贪夜蛾相比,取食其它10种植物的草地贪夜蛾幼虫历期均显著延长,5龄幼虫体重和平均单雌产卵量明显降低,内禀增长率(r)、周限增长率(λ)、净增值率(R0)均显著下降,平均世代周期(T)显著增加。另外,取食玉米的草地贪夜蛾末龄幼虫为5龄或6龄,比例分别为22.4%和77.6%。而取食其它10种植物的草地贪夜蛾的末龄幼虫龄期为6龄至8龄,其中超龄幼虫(超过6龄)的比例范围为4.9%~70.8%。(2)草地贪夜蛾取食福建省11种寄主植物后的生理响应特性。与取食玉米的草地贪夜蛾相比,取食甘蓝的草地贪夜蛾显著提高胰蛋白酶活性、脂肪酶活性和谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)活性;取食大豆的草地贪夜蛾显著提高淀粉酶活性和脂肪酶活性;取食花生‘泉红花1号’的草地贪夜蛾显著提高淀粉酶活性、GSTs活性和4龄幼虫蜕皮激素滴度,但明显降低雌成虫保幼激素(JH)滴度;取食花生‘福花8号’的草地贪夜蛾显著降低乙酰胆碱酯酶(ACh E)活性;取食2种薏苡品种的草地贪夜蛾显著提高淀粉酶活性;取食杂交稻‘荃优212’的草地贪夜蛾显著提高4龄幼虫蜕皮激素滴度;取食糯稻‘IR201-3’的草地贪夜蛾明显降低雌成虫JH滴度;取食狗牙根的草地贪夜蛾显著提高脂肪酶活性,显著降低ACh E活性;取食地瓜的草地贪夜蛾显著提高淀粉酶活性、细胞色素P450酶活性(CYP450)、4龄幼虫蜕皮激素滴度,但明显降低ACh E活性;取食花生‘福花8号’之外的9种植物的草地贪夜蛾雄成虫蜕皮激素滴度显著降低。(3)草地贪夜蛾表型、生理响应特性(酶活性、激素滴度)及寄主植物化学特性的关系。根据冗余分析(RDA)的结果可以得知,草地贪夜蛾幼虫历期和蛹历期与草地贪夜蛾脂肪酶活性和淀粉酶活性以及4龄幼虫蜕皮激素滴度显著正相关,后三者与寄主植物中的总酚含量和萜类含量显著正相关。草地贪夜蛾成虫前期存活率与草地贪夜蛾淀粉酶活性显著正相关,而淀粉酶活性与寄主植物中蛋白质含量和游离脂肪酸含量显著正相关,与单宁含量显著负相关。草地贪夜蛾平均单雌产卵量与草地贪夜蛾CYP450活性显著正相关,而CYP450活性与寄主植物中蛋白质含量和游离脂肪酸含量显著正相关,与单宁含量、萜类含量和生物碱含量显著负相关。(4)草地贪夜蛾继代饲养的适应性及生理响应特性。在2种薏苡和2种花生上继代饲养8代后,草地贪夜蛾幼虫历期、蛹历期和T显著缩短,平均单雌产卵量、r、λ和R0显著提高,超龄幼虫占比由32.6%~77.2%下降到10.2%~26.0%,6龄末龄幼虫占比由21.7%~73.1%上升到75.0%~90.2%。取食2种薏苡的F8代草地贪夜蛾与取食玉米的F2代草地贪夜蛾的蛹历期、成虫前期存活率、r、、R0之间无明显差异。无论连续取食哪种寄主植物,在F2、F5、F8代的草地贪夜蛾4龄幼虫脂肪酶活性和ACh E活性均呈上升趋势。综上所述,玉米是草地贪夜蛾最适宜寄主,花生和地瓜以及薏苡、狗牙根和杂交稻‘荃优212’等禾本科植物是次适宜寄主,甘蓝、大豆和禾本科糯稻‘IR201-3’是不适宜寄主。继代饲养8代后草地贪夜蛾对薏苡和花生的适应性显著提高。寄主植物的3种营养物质(蛋白质、还原糖、游离脂肪酸)和5种次生物质(萜类、黄酮、单宁、生物碱和总酚)是影响草地贪夜蛾酶活性、激素滴度以及表型的主要因子。草地贪夜蛾通过调整酶活性与激素滴度来适应寄主。
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