B型煙粉虱競爭取代土著煙粉虱的行為機制.pdf

1、近20年來，B型煙粉虱Bemisiatabaci廣泛入侵世界各地，并在一些入侵地取代了危害不嚴重的土著煙粉虱，對生產(chǎn)造成了巨大的危害，而且入侵區(qū)域還在不斷擴大。深入研究B型煙粉虱競爭取代土著煙粉虱的機制，對于解釋B型煙粉虱的廣泛入侵并取代土著煙粉虱的現(xiàn)象和規(guī)律，以及對其進一步入侵和地域擴張并取代土著煙粉虱的預(yù)警，將會提供重要的理論依據(jù)。本文系統(tǒng)地研究了B型煙粉虱競爭取代土著ZHJ2型煙粉虱的潛能及其行為機制，同時還結(jié)合本實驗室已開展的B

2、型煙粉虱競爭取代土著ZHJ1型煙粉虱和AN型煙粉虱的工作，研究了B型煙粉虱競爭取代土著ZHJ1型煙粉虱和AN型煙粉虱的行為機制。 結(jié)果如下： (1)使用攝像機觀察和記錄煙粉虱在活體植物上的交配行為 研發(fā)了一套用于觀察和記錄煙粉虱在活體植物上交配行為的攝像系統(tǒng)，經(jīng)驗證該系統(tǒng)可以準確、連續(xù)地觀察和記錄該蟲在較自然狀態(tài)下的求偶和交配行為。該系統(tǒng)成本低、操作簡單，可以滿足在活體植物上進行大量連續(xù)觀察的需要，為開展煙粉虱交

3、配行為觀察和不同生物型交配行為互作研究提供了技術(shù)支撐。 (2)B型煙粉虱、ZHJ1型煙粉虱、ZHJ2型煙粉虱的羽化節(jié)律與首次交配時間和交配頻率 B型煙粉虱和ZHJ1型煙粉虱羽化高峰出現(xiàn)在每日光照開始后1～2h，ZHJ2型煙粉虱的出現(xiàn)在光照開始后1～4h，羽化高峰期雌蟲比例為50％～60％；對于這三個生物型而言，90％的成蟲在光照開始后1～6h內(nèi)羽化，雌蟲比例約60％，只有少數(shù)成蟲在夜間無光時段內(nèi)羽化。 三個生物型

4、煙粉虱最早的交配出現(xiàn)在羽化后2～6h，并且56％～73％的雌蟲在羽化后12h內(nèi)至少交配1次。雌雄蟲都可交配多次，大多數(shù)交配事件發(fā)生在日間，約1/5的交配事件發(fā)生在晚間。 (3)B型煙粉虱與ZHJ2型煙粉虱的生殖隔離程度 與同型雌雄蟲之間的交配次數(shù)和頻率相比，B型煙粉虱和ZHJ2型煙粉虱之間的交配次數(shù)顯著減少，交配頻率顯著下降。這表明，B型和ZHJ2型存在交配前部分生殖隔離。盡管二者部分個體可以互相交配，但交配后的雌蟲只產(chǎn)

5、生雄性后代，所以，B型和ZHJ2型能發(fā)生交配的個體之間還存在交配后完全生殖隔離。因此，B型和ZHJ2型之間的生殖隔離關(guān)系屬于交配前部分生殖隔離兼交配后完全生殖隔離。 (4)B型煙粉虱與ZHJ2型煙粉虱在棉花上的競爭取代過程 當(dāng)B型煙粉虱與ZHJ2型煙粉虱以3:20的比例在棉花上開始競爭，在未噴施吡蟲啉乳油的情況下，B型經(jīng)過6代完全取代了ZHJ2型，并伴隨著B型雌蟲比例的上升和ZHJ2型雌蟲比例的下降；在噴施吡蟲啉乳油的情

6、況下，B型取代速度加快，經(jīng)過5代完全取代了ZHJ2型，也伴隨著B型雌蟲比例的上升和ZHJ2型雌蟲比例的下降；B型單一種群中，雌蟲比例穩(wěn)定在55％～60％；ZHJ2型單一種群中，雌蟲比例穩(wěn)定在50％左右。 (5)B型煙粉虱競爭取代ZHJ2型煙粉虱的行為機制 詳細的交配行為分析揭示了中國B型煙粉虱與ZHJ2型煙粉虱之間存在非對稱交配互作。B型雌蟲比ZHJ2型雌蟲具有更強的性接受能力。B型雄蟲能更頻繁、更有效地向B型雌蟲或ZH

7、J2型雌蟲求偶。與ZHJ2型雄蟲干擾B型雄蟲的求偶相比，B型雄蟲對ZHJ2型雄蟲求偶的干擾更頻繁和有效。而且，B型雄蟲干擾ZHJ2型雄蟲求偶比B型雄蟲干擾另一B型雄蟲的更成功，而對于ZHJ2型雄蟲卻恰恰相反。B型雄蟲具有交配后保衛(wèi)行為，可阻止其它雄蟲的求偶，并且對ZHJ2型雄蟲求偶的阻止比對B型雄蟲求偶的阻止更有效。然而，ZHJ2型雄蟲每次與雌蟲交配后就離開，未表現(xiàn)有交配后保衛(wèi)行為，這便有利于其它雄蟲對交配過的雌蟲進行求偶。ZHJ2型雄

8、蟲的存在促進B型雄蟲更頻繁地求偶。然而，B型雄蟲的存在卻減少了ZHJ2型雄蟲對ZHJ2型雌蟲的求偶。這些求偶互作行為使得ZHJ2型雄蟲的存在提高了B型雌雄之間的交配次數(shù)，相反，B型雄蟲的存在使得ZHJ2型雌雄之間的交配次數(shù)減少。同時觀察表明，另一生物型雄蟲的存在導(dǎo)致了B型后代雌性比例提高，ZHJ2型后代雌性比例下降。B型和ZHJ2型之間的交配并未影響交配的雌蟲的后代性比。B型或ZHJ2型的交配時間未受到同型或另一型雄蟲共存的影響。因此，

9、作為B型和ZHJ2型之間非對稱交配互作的結(jié)果，交配次數(shù)的不對稱變化導(dǎo)致了B型后代雌性比例的上升，ZHJ2型后代雌性比例的下降，這表明B型具有取代ZHJ2型的潛力，揭示了B型與ZHJ2型在棉花上競爭取代現(xiàn)象的行為機制，即B型在室內(nèi)條件下能夠取代ZHJ2型，并伴隨著B型雌蟲比例的上升和ZHJ2型雌蟲比例的下降，這種取代與兩個生物型之間的非對稱交配互作導(dǎo)致的后代性比變化密切相關(guān)。 (6)B型煙粉虱競爭取代ZHJ1型煙粉虱和AN型煙粉虱

10、的行為機制 詳細的交配行為分析也揭示了中國B型煙粉虱與ZHJ1型煙粉虱之間、澳大利亞B型煙粉虱與AN型煙粉虱之間均存在非對稱交配互作。B型雌蟲比ZHJ1型雌蟲和AN型雌蟲具有更強的性接受能力。B型雄蟲能更頻繁、更有效地對同型雌蟲或另一型雌蟲求偶。與ZHJ1型雄蟲和AN型雄蟲干擾B型雄蟲的求偶相比，B型雄蟲對ZHJ1型雄蟲和AN型雄蟲求偶的干擾更頻繁和有效。而且，B型雄蟲干擾ZHJ1型雄蟲和AN型雄蟲求偶比B型雄蟲干擾另一B型雄蟲

11、的更成功，而對于ZHJ1型雄蟲卻恰恰相反。B型雄蟲具有交配后保衛(wèi)行為，可阻止其它雄蟲的求偶，并且對ZHJ1型雄蟲和AN型雄蟲求偶的阻止比對B型雄蟲求偶的阻止更有效。然而，ZHJ1型雄蟲和AN型雄蟲每次與雌蟲交配后就離開，未表現(xiàn)有交配后保衛(wèi)行為，這便有利于其它雄蟲對交配過的雌蟲進行求偶。ZHJ1型雄蟲和AN型雄蟲的存在促進B型雄蟲更頻繁地求偶。然而，B型雄蟲的存在卻減少了ZHJ1型雄蟲和AN型雄蟲對其同型雌蟲的求偶。這些求偶互作行為使得Z

12、HJ1型雄蟲或AN型雄蟲的存在提高了B型雌雄之間的交配次數(shù)，相反，B型雄蟲的共存使得ZHJ1型雌雄之間或AN型雌雄之間的交配次數(shù)減少。同時觀察表明，另一生物型雄蟲的存在導(dǎo)致了B型后代雌性比例提高，ZHJ1型和AN型后代雌性比例下降。B型或ZHJ1型或AN型的交配時間未受到同型或另一型雄蟲共存的影響，因此，作為B型與ZHJ1型之間、B型與AN型之間非對稱交配互作的結(jié)果，交配次數(shù)的不對稱變化導(dǎo)致了B型后代雌性比例上升，ZHJ1型和AN型后代

13、雌性比例下降，這也揭示了B型競爭取代ZHJ1型和AN型的行為機制。 本研究的主要創(chuàng)新之處： (1)首次自主設(shè)計組裝了一套經(jīng)濟可靠的錄像觀察和記錄裝置，可連續(xù)幾天詳細記錄煙粉虱成蟲在活體植物上較自然狀態(tài)下的求偶和交配行為。 (2)首次通過嚴格的試驗，證明了B型煙粉虱和ZHJ2型煙粉虱之間存在交配前部分生殖隔離兼交配后完全生殖隔離。 (3)首次證明了B型煙粉虱具有競爭取代土著ZHJ2型煙粉虱的潛能，并揭示了非