【摘 要】
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昆虫产卵偏好与后代表现关系是植食性昆虫与寄主植物协同进化的核心,根据“选择-表现”假说(preference-performance hypothesis),雌性昆虫通常会在有利于后代生存的寄主上产卵。然而,这一现象受到诸多生物因素和非生物因素的影响。以往大多数学者主要关注昆虫自身特性对产卵偏好与后代表现的影响,而忽略了其他生物因素和非生物因素的调控作用。本研究以亚洲玉米螟(Ostrinia fu
【基金项目】
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中央高校基本科研业务费项目(2412019FZ029); 吉林省教育厅科学技术研究规划项目(JJKH20211292KJ);
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昆虫产卵偏好与后代表现关系是植食性昆虫与寄主植物协同进化的核心,根据“选择-表现”假说(preference-performance hypothesis),雌性昆虫通常会在有利于后代生存的寄主上产卵。然而,这一现象受到诸多生物因素和非生物因素的影响。以往大多数学者主要关注昆虫自身特性对产卵偏好与后代表现的影响,而忽略了其他生物因素和非生物因素的调控作用。本研究以亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)和玉米(Zea mays)为研究对象,开展生物和非生物因素(内生性虫生真菌、水分胁迫、水分与施氮互作)条件下,植食性昆虫对寄主植物产卵偏好和在产卵寄主上后代适合度的响应研究,进一步探讨变化条件下植食性昆虫产卵偏好与后代表现之间的相互关系。本研究在控制条件下,设置内生性虫生真菌处理(对照、A8型白僵菌Beauveria bassiana、D1-5型白僵菌和A3型白僵菌)、水分胁迫处理(适宜水分、轻度干旱和重度干旱)和水分与施氮互作处理(适水适氮、适水低氮、低水适氮和低水低氮)。比较亚洲玉米螟在不同处理玉米植株上的产卵差异;并以不同处理下的玉米叶片为食物,通过饲喂实验研究亚洲玉米螟幼虫、蛹和成虫的数量以及取食量等。通过分析不同处理条件下玉米植株的物理特征(株高、叶长、叶宽和叶面积)以及营养物质含量(叶片含水量、N含量、游离氨基酸含量、C含量和可溶性糖含量)变化与产卵偏好和后代表现之间的关系,揭示亚洲玉米螟的产卵偏好与后代表现关系发生改变的相关机制,进一步探讨白僵菌、水分胁迫、水分与施氮互作条件下亚洲玉米螟的产卵偏好与后代表现关系。本研究得出以下主要结论:1、在白僵菌处理下,亚洲玉米螟成虫在A3型白僵菌菌株定殖的玉米植株上产卵量较高,但是幼虫取食产卵偏好的玉米植株后,其存活数/率、结蛹数以及羽化数/率显著减少,并降低了幼虫和蛹的重量。A3型白僵菌菌株定殖的玉米植株的叶长、叶面积显著增加,可能是吸引亚洲玉米螟产卵的原因之一;玉米植株的N含量减少可能致使亚洲玉米螟的后代表现降低。这表明亚洲玉米螟在白僵菌定殖的玉米植株上产卵不利于后代的生长发育。2、亚洲玉米螟成虫偏好在适宜水分处理的玉米植株上产卵,并且幼虫取食该处理的玉米植株后,其存活数/率、结蛹数/率以及成虫数显著提高。这种成虫产卵偏好可能是由于在适宜水分处理下,玉米植株的各物理特征以及营养物质(叶片含水量以及C含量)含量增加引起的;并且适宜水分处理下的玉米叶片含水量以及C含量的变化可能对其幼虫、蛹和成虫的存活也具有正向作用。因此,在适宜水分条件下,亚洲玉米螟成虫的产卵偏好能够提升其后代适合度。3、在水分与施氮互作条件下,亚洲玉米螟成虫在适水低氮处理的玉米植株上的卵块数和卵粒数显著高于其他处理,这可能是由于适水低氮处理的玉米植株的株高、叶长、叶片含水量以及C含量较高导致的。然而,幼虫取食正常施氮(包括适水适氮和低水适氮)处理的叶片有利于其存活、结蛹以及羽化,同时幼虫和蛹发育较快,其重量和取食量都显著增加。这可能是由于正常施氮处理的玉米植株N含量与游离氨基酸显著增加所引起的。这些发现表明,在水分与施氮互作条件下,亚洲玉米螟的产卵选择与后代表现关系发生显著变化。综上所述,亚洲玉米螟的产卵偏好与后代表现及二者关系受白僵菌、水分胁迫、水分与施氮互作的调控,二者关系或是负向、或是正向的。因此,这些结果表明昆虫产卵寄主选择与后代表现关系是复杂的,并且也是受到生物因素和非生物因素条件限制的。本研究有利于深入理解“选择-表现”假说,同时也对在白僵菌、水分胁迫、水分与施氮互作条件下预测亚洲玉米螟种群数量动态变化,进一步有效防控亚洲玉米螟具有重要的理论和实践指导意义。
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