西花蓟马孤雌产雄生殖繁育的后代种群生命表的建立*
李 帅1张 彬1李洪刚1,2王俊平1王吉锋1万方浩1,3郑长英1**
【摘 要】孤雌生殖是西花蓟马(Frankliniella occidentalis)繁殖的一种重要方式。前期研究发现,西花蓟马在高温下,雌性的存活率远大于雄性。为探究高温处理后仅有雌性西花蓟马孤雌产雄的情况下其后代建立种群的可能性,试验设定：高温(45℃,2 h)处理西花蓟马单个雌性个体,分别进行孤雌产雄生殖后,雄性子代(F1代)与其母系回交产生F2代;高温(45℃,2 h)处理西花蓟马多个雌性个体,进行孤雌产雄生殖后,雄性子代(F1代)与亲代多个雌性个体共存情况下进行交配产生F2代。两组处理模式下建立F2代实验种群生命表。结果表明,上述两种处理模式,母代雌性个体与子代雄性个体交配后均可产生后代,雄性F1代与其母系回交产生的F2代的雌雄性比为1.05∶1;与亲代多个雌性个体共存下交配产生的F2代性比为1.55∶1。雄性F1代与其母系回交产生的F2代的平均单雌产卵量(F)和内禀增长率(rm)显著小于与亲代多个雌性个体共存下交配产生的F2代(P＜0.05);各龄期的平均发育历期、平均产卵前期和平均总产卵前期2个繁殖力参数以及净生殖率(R0)、平均世代周期(T)2个种群参数,前者则比后者长(P＜0.05);另周限增长率(λ)两者之间无显著差异。研究表明西花蓟马在孤雌产雄状态下仍然可以在短期建立种群,具有较强的抗高温能力和繁殖能力,为其成功入侵奠定了生态学基础。
【期刊名称】中国生态农业学报 【年(卷),期】2016(024)010 【总页数】8
【关键词】西花蓟马 孤雌生殖 种群参数 生命表 F1代 F2代
近年来,随着经济发展,外来昆虫通过多种途径迅速进入我国,对我国农林业、生态平衡以及人类健康造成了很大的影响[1-2]。外来昆虫能否在入侵地成功建立种群取决于一系列的生物和非生物因素,如当地气候、资源、与本地种的互作等等[3],然而其自身对环境的适应能力及繁殖能力则起到决定性的作用。入侵后的昆虫在其生殖方式上具有明显特点。一些自发性起源的孤雌生殖的害虫为适应环境压力,会拓展自己的生殖方式,比如黄蜂(Vespula vulgaris)、蚜虫(Aphidoidea)都能够产生两性生殖和孤雌生殖的品系[4]。起源于北美密西西比河流域的稻水象甲(Lissorhoptrus oryzophilus)原为两性生殖型,侵入中国和其他地区后,均转变为地理性孤雌生殖[5-6]。孤雌生殖是自然界中常见的一种生殖方式,又包括产雄孤雌生殖和产雌孤雌生殖两种模式,例如一些膜翅目昆虫小蜜蜂(Apidie sp.)、胡峰(Paper wasp)等都具有产雄孤雌生殖的特征,而缨翅目中的烟蓟马(Thrips tabaci)则是以产雌孤雌生殖的方式来繁殖后代的[7]。因此,孤雌生殖的能力以及模式对后代种群建立有着不可忽视的作用。
西花蓟马[Frankliniella occidentalis Pergande (Thysanoptera：Thripidae)]营产雄孤雌生殖和两性生殖两种生殖方式,以有性生殖为主[8]。对西花蓟马的研究发现,相同条件下高温处理不同生殖方式的成虫或2龄若虫,孤雌生殖条件下的雌虫寿命显著高于两性生殖,但产卵量无明显差异[9]。另外,高温对西花蓟马雌性和雄性的影响不同,有研究发现, 33～43℃高温2 h,西花蓟马雌性的存活率显著高于雄性[10]。本实验室前期研究也发现,45℃高温2 h 后,西花蓟马成虫的存活率明显降低,而存活下的成虫多为雌性[11]。针对此现象,若在极端高温下,西花蓟马种群只存在雌性个体时,其能否建立种群呢？这类种群与亲本或亲代种群交配后所产生的后代种群会发生什么变化呢？
因此,应用年龄-龄期两性生命表,测定45℃高温2 h热激单头雌性成虫孤雌生殖后,其雄性子代(F1代)与其母系回交产生F2代,以及45℃高温2 h热激多头雌性成虫孤雌生殖后,其雄性子代(F1代)与亲代多个雌性个体存在下交配后产生F2代,对F2代后代种群的影响,旨在探究西花蓟马仅存在一雌或多雌的条件下,能否成功建立种群,从而从生物学角度探究西花蓟马入侵机制,为其制定防治策略提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 供试昆虫
西花蓟马是青岛农业大学生态学实验室多年在紫甘蓝(Brassica oleracea)上培养的种群。室内培养条件为恒温25℃,相对湿度为55%～60%,光周期为16 h∶8 h,L∶D。选取足量羽化1日龄的雌虫作为供试虫。 1.2 处理方法
高温处理：将羽化1日龄的雌虫置于25℃光照培养箱中,升温至45℃后处理2 h,然后于25℃培养箱中培养,吸取存活的雌成虫(作为亲代种群)在MGC-250BP-2型光照培养箱中(温度为25℃,相对湿度为55%～60%,光周期L∶D=16 h∶8 h)进行试验。
处理1(与亲代种群交配试验)：吸取高温处理后存活的雌成虫(大于60头)置于放有5片甘蓝圆片(直径为1.5 cm)的5 mL的离心管中待产卵。产卵24 h 后,将甘蓝圆片取出于培养皿中。每日观察,一旦有初孵化的若虫立即进行接虫试验。选取60头初孵若虫单头分别小心地接入放有新的甘蓝圆片的5 mL离心管内,待F1代若虫刚羽化为雄性成虫时,随机选取亲代高温处理后存活的雌虫按1∶1比例交配。产卵24 h后,再次取出甘蓝圆片,观察,有若虫孵出立即单头于5 mL
西花蓟马孤雌产雄生殖繁育的后代种群生命表的建立
