有翅煙蚜和煙草花葉病在煙田的發(fā)生動態(tài)與不同寄主上煙蚜的生命表研究.pdf

1、煙草是我國重要的經(jīng)濟作物之一，而煙草病蟲害則是嚴重制約煙草產(chǎn)量與品質(zhì)的重要因素，其中煙蚜更是各煙區(qū)的重點防治對象。煙蚜一方面可以通過取食直接為害煙草，一方面還是黃瓜花葉病毒（CMV）、馬鈴薯Y病毒（PVY）、蕪菁花葉病毒（TuMV）等多種植物病毒病原的傳播媒介，這幾種病毒在田間單獨或復合侵染引起煙草花葉病，給煙草生產(chǎn)造成了更為嚴重的間接損失。煙蚜在烤煙的整個生長季節(jié)都有發(fā)生，具有寄主種類多，分布范圍廣，發(fā)育歷期短，繁殖速度快，生活史復雜

2、，世代重疊等特點。
　　本文研究了重慶武隆煙區(qū)有翅煙蚜的種群動態(tài)和煙草花葉病的發(fā)生規(guī)律，探索了有翅煙蚜種群數(shù)量與煙田周邊環(huán)境和地勢條件以及有翅煙蚜種群數(shù)量與煙田煙草花葉病發(fā)生程度的關(guān)系；在田間研究的基礎之上選擇了煙田附近有代表性的4種蔬菜作物以及煙草作為寄主，利用年齡-齡期兩性生命表技術(shù)研究了不同寄主植物對煙蚜種群生長發(fā)育和繁殖的影響，從而明確了主要蔬菜種類在有翅煙蚜遷入煙田中的作用；此外利用第二代轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)Illumina/

3、Solexa獲得了煙蚜的全轉(zhuǎn)錄組信息，分析了煙蚜參與寄主選擇的相關(guān)基因。為進一步深入研究不同寄主植物對煙蚜生理生化影響的分子機理奠定了基礎，也為制定更為行之有效的防控策略提供了新的思路。主要研究結(jié)果如下：
　　一．武隆煙區(qū)有翅煙蚜與煙草花葉病的田間發(fā)生動態(tài)
　　利用黃板誘集的方法研究了烤煙從團顆期到成熟期田間有翅煙蚜的種群動態(tài)。結(jié)果表明，有翅煙蚜在煙田中有兩次遷飛高峰，第一個高峰是在6月中下旬，煙草正處于團顆期的階段；而第二

4、個高峰則是在7月上旬，煙草開始進入旺長期。第一次有翅煙蚜遷飛高峰主要受到煙田周圍環(huán)境的影響，靠近菜地的煙田有翅煙蚜數(shù)量極顯著地高于靠近樹林煙田中的有翅煙蚜數(shù)量，遷入煙田的有翅煙蚜主要來自附近的白菜、辣椒、蠶豆和蘿卜等寄主。第二次遷飛高峰則與煙田的地勢條件有著密切關(guān)系，發(fā)現(xiàn)凹地、斜坡和坡頂三種地勢煙田中誘集到的有翅煙蚜的數(shù)量從多到少依次為凹地>斜坡>坡頂，凹地煙田的有翅煙蚜數(shù)量顯著高于斜坡和坡頂有翅煙蚜數(shù)量，而7月上中旬這種差異尤為突出。

5、
　　煙草花葉病在煙田中的田間癥狀表現(xiàn)較有翅煙蚜的第一個遷入高峰晚2-3周左右。煙草花葉病的發(fā)病株率與病情指數(shù)均呈S型曲線上升，7月上中旬是煙草花葉病發(fā)展最快的時期，7月下旬開始后花葉病的發(fā)生減緩乃至停止。6種生境18個不同煙田之間煙草花葉病的發(fā)生存在較大差異，靠近菜地的煙田中花葉病的病情指數(shù)顯著高于靠近樹林的煙田，凹地煙田的煙草花葉病發(fā)病程度也高于斜坡和坡頂兩種地勢條件的煙田。遷入煙田的有翅煙蚜數(shù)量與煙田煙草花葉病發(fā)生發(fā)展關(guān)系密

6、切—靠近菜地的煙田有翅煙蚜數(shù)量極顯著地高于靠近樹林煙田中的有翅煙蚜數(shù)量，其煙草花葉病的病情指數(shù)顯著高于靠近樹林的煙田；凹地煙田的有翅煙蚜數(shù)量顯著高于斜坡和坡頂煙田種的有翅煙蚜數(shù)量，其花葉病的病情指數(shù)也顯著高于斜坡和坡頂煙田。
　　二．不同寄主植物上煙蚜的生命表研究
　　通過年齡-齡期兩性生命表技術(shù)研究比較了煙草、蠶豆、蘿卜、辣椒和油菜5種寄主植物上煙蚜種群的生命表參數(shù)和各個發(fā)育階段的發(fā)育歷期以及年齡-齡期特定存活率sxj，期

7、望壽命exj，與生殖價值vxj。結(jié)果表明，5種寄主植物中煙蚜種群在蠶豆上的內(nèi)稟增長力r達到0.383 d-1，顯著高于其他四種作物上的內(nèi)稟增長力，而辣椒上的煙蚜種群內(nèi)稟增長力最低，為0.3423 d-1；蘿卜上的煙蚜凈生殖率R0為80.83頭，顯著高于其他四種寄主上煙蚜的凈生殖率，油菜和辣椒上的煙蚜凈生殖率最小，分別僅為51.93頭和46.28頭；煙蚜在蠶豆上的周限增長率λ最高；油菜和蘿卜上的煙蚜平均世代周期 T最長，煙草次之，而辣椒和

8、蠶豆上的煙蚜平均世代周期最短。
　　煙蚜種群在蘿卜和煙草上的成蟲壽命與總壽命均最長，油菜和蠶豆次之，辣椒上的煙蚜種群最短；在蘿卜上的煙蚜種群繁殖期、繁殖力顯著高于其他4種寄主植物上的煙蚜種群。煙蚜種群在5種寄主植物上繁殖期均主要集中在第6天到第27天，而繁殖高峰期在第10天到第15天之間，煙蚜種群在蘿卜上的最高峰日繁殖量達到400頭/天，繁殖期也明顯較其他4種寄主植物上的煙蚜更長，在蠶豆上次之，煙蚜種群在辣椒、油菜上的繁殖峰值較低

9、，繁殖期時間也最短。煙蚜的期望壽命均隨著年齡增加而縮短，而蘿卜和煙草上年齡-階段期望壽命exj要比剩余三種寄主植物上的期望壽命長；此外，5種寄主植物上煙蚜新生若蚜的存活率均在95％以上，沒有顯著性差異；煙蚜在蠶豆、辣椒、蘿卜、煙草和油菜5種寄主植物上的最高生殖價值vxj各出現(xiàn)在第9天，第7.5天，第8.5天，第10天和第9天，分別為16.93，12.32，14.88，17.19和13.76，其中煙草和蠶豆上的煙蚜種群明顯較其他三種寄主更

10、高。根據(jù)以上研究結(jié)果表明，蘿卜、蠶豆、煙草、辣椒和油菜均是煙蚜的適宜寄主，但蠶豆和蘿卜更有利于煙蚜種群生長發(fā)育和繁殖，煙草次之，油菜和辣椒則再次之。
　　三．煙蚜的轉(zhuǎn)錄組測序及生物信息學分析
　　為進一步探討寄主植物對煙蚜種群發(fā)展的影響，對煙草上飼養(yǎng)了10代以上的煙蚜進行了高通量轉(zhuǎn)錄組測序。通過Illumina Hiseq2000平臺測序產(chǎn)出了51,222,318個reads，共計4,610,008,620個堿基（nt）。通

11、過組裝獲得了50,177個contigs，平均長度為470 nt，這些contigs進一步組裝最后得到了30,293條unigenes，平均長度966 nt。利用NR，NT，Swiss-Prot，GO，COG和KEGG六個數(shù)據(jù)庫對這些unigenes進行了功能預測，分別有22,736條，24,498條，16,856條，10,194條，8,232條和15,512條unigenes被注釋到了相應數(shù)據(jù)庫。在利用NR數(shù)據(jù)庫注釋時發(fā)現(xiàn)絕大部分un

12、igenes（20,896條,91.91%）與豌豆蚜（Acyrthosiphon pisum）高度同源。注釋到GO數(shù)據(jù)庫的10,194條unigenes則被分成了BiologicalProcess，Cellular Component和Molecular Function三大類群58個功能組，其中“Cellular process”的unigenes最多（6,525條），緊隨其后的是“Single-organism process”（5

13、,122條）以及“Metabolic process”（4,813條）兩個功能組。利用COG數(shù)據(jù)庫將基于序列同源性將總共8,232條Unigene分為了25個亞類，“General function”亞類最大（2,931條）。利用KEGG數(shù)據(jù)庫預測了15,512條unigenes的代謝通路，結(jié)果共發(fā)現(xiàn)了255個，包含了最多 unigenes的是“Metabolic pathways”（ID：ko01100）（2132條，13.74%）。

14、
　　在轉(zhuǎn)錄組測序的基礎之上，本文對與昆蟲的取食消化等過程密切相關(guān)的通路以及相關(guān)unigenes進行了發(fā)掘，包括與碳水化合物代謝相關(guān)的“Starch and sucrose metabolism”（213 unigenes,1.37%），與氨基酸代謝相關(guān)的“Lysine degradation”（188 unigenes,1.21%），與脂類代謝相關(guān)的“Glycerophospholipid metabolism”（161 uni

15、genes,1.04%），另外還有參與消化系統(tǒng)代謝的“Bile secretion”（310 unigenes,2.00%），“Pancreatic secretion”（231 unigenes,1,49%），“Proteindigestion and absorption”（204 unigenes,1.32%），“Salivary secretion”（197 unigenes,1.27%），“Gastric acid secre