云南低緯度高原地區(qū)隨寄主遷飛擴散傳播的蚜蟲病原真菌以及努利蟲癘霉的侵染生物學(xué)特征.pdf

1、蚜蟲是全球性害蟲,自然死亡因子很多,尤其侵染蚜蟲的病原真菌(主要包括蟲霉目真菌)多達(dá)30余種,由于蚜蟲具有群集和遷飛特性以及其主要病原真菌特殊的流行學(xué)特征,成為昆蟲流行病學(xué)研究的經(jīng)典對象之一。本研究首次在中緬接壤的低緯度高原地區(qū)開展了蚜蟲病原真菌資源的調(diào)查,通過大量空中誘捕和單頭飼養(yǎng)有翅蚜而建立了不同組別遷入有翅蚜(感病、寄生、健康)的定殖能力、傳病能力和生殖概率模型,首次研究揭示了努利蟲癘霉的侵染生物學(xué)和流行學(xué)特征,主要結(jié)果分述如下：

2、 云南低緯度高原地區(qū)空中遷飛性有翅蚜傳帶的病原真菌和寄生蜂為了普查中緬接壤的低緯度高原地區(qū)的蚜蟲病原真菌種類,2006年1-12月在云南勐?？h一茶村設(shè)點,在一建筑物頂樓平臺建立黃色防雨布上放盆載甘藍(lán)苗的誘蚜區(qū),整年不間斷從空中誘獲蘿卜蚜(Lipaphis erysimil)、桃蚜(Myzus persicae)及甘藍(lán)蚜(Brevicoryne brassicae)的有翅蚜共計3553頭,分別帶回室內(nèi)在18-22℃和12L:12D

3、的條件下單頭飼養(yǎng)觀察7-14天。其中,19.2％的有翅蚜(683頭)在單頭飼養(yǎng)期間發(fā)病死亡,病因為9種蟲霉目真菌和1種絲狀真菌,均為寄主專化性或非?；匝料x病原真菌。在發(fā)病死亡的有翅蚜中,77.8％系由蟲霉目真菌感染,優(yōu)勢種為新蚜蟲癘霉[Pandora neoaphidis(占42.7％)]和根蟲瘟霉[Zoophthora radicans(14.5％)],其余按發(fā)生頻率依次為努利蟲癘霉[P.nouryi(～5％)]、弗雷生新接霉[iN

4、eozygites fresenii(3％)]、普朗肯蟲霉[Entomophthoraplanchoniana(2.3％)]、三種耳霉[Conidiobiolus spp.(1.9％)]及蚜蟲瘟霉[Z. aphidis(個別)]。屬于絲狀真菌的蠟蚧菌(Lecanicillium lecanii)多出現(xiàn)在雨季誘獲的蘿卜蚜有翅蚜中,占總感染數(shù)的22.2％。 另有占總觀察數(shù)2.8％的有翅蚜(99頭)被寄生蜂寄生變成僵蚜,從中羽化出的寄

5、生蜂包括煙蚜繭蜂(Aphidius gifuensis)、菜小脈蚜繭蜂(Diaeretella rapae)、麥蚜繭蜂(Ephedrus plagiatorl)和蘋果綿蚜蚜小蜂(Aphelinus mali),它們在被寄生的有翅蚜中分別占44.4％、46.5％、2.0％和7.1％。旱季誘獲較多的甘藍(lán)蚜有翅蚜,感病和寄生的頻率都很低。 遷入帶病和寄生有翅蚜的定殖潛能空中誘獲的帶菌有翅蚜在單頭飼養(yǎng)期間,前3天發(fā)病死亡的占83％,很少

6、死于第6-7兩天,平均潛伏期為2.30±1.26天。被寄生蜂寄生的有翅蚜在單頭飼養(yǎng)期間平均存活4.89±1.94天(僅個別超過7天),顯著長于感病有翅蚜的存活時間,僵蚜經(jīng)5.6±1.3天的發(fā)育后羽化為寄生蜂。從空中誘捕的蘿卜蚜、桃蚜、甘藍(lán)蚜有翅蚜,在單頭飼養(yǎng)期所產(chǎn)后代的蚜群隨定殖天數(shù)而增大,但不同組別之間差異很大。在感病有翅蚜組中,蘿卜蚜后代蚜群從定殖后第1天的平均2.0±2.0頭(n=559)增長到第14天的35.4±51.3頭(n=

7、349),桃蚜從平均2.1±2.0頭(n=119)增長到72.1±76.5頭(n=78),甘藍(lán)蚜從平均4.4±3.7頭(n=5)增長到6.3±2.5頭(n=5)。相同定殖時間內(nèi),寄生組蘿卜蚜后代蚜群的平均數(shù)量分別從1.7±1.6頭(n=58)增長到86.6±73.7頭(n=32),桃蚜從1.3±1.4頭(n=39)增長到99.5±124.3頭(n=22),甘藍(lán)蚜從0.7±1.1頭(n=3)增長到23.5±33.2頭(n=3)。健康組后代

8、蚜群的平均數(shù)量明顯多于感病組和寄生組,蘿卜蚜從2.6±9.0頭(n=959)增長到65.3±125.8頭(n=381),桃蚜從2.8±1.8頭(n=605)增長到180.3±114.4頭(n=378),甘藍(lán)蚜從2.6±2.7頭(n=260)增長到69.7±64.5頭(n=62)。在感病有翅蚜的后代蚜群中均發(fā)生了接觸傳染,蘿卜蚜的后代蚜群占73.4％,桃蚜占.58.6％,甘藍(lán)蚜占60％。 感病組、寄生組和健康組有翅蚜的后代蚜群隨定

9、殖天數(shù)變化的增長趨勢很好地擬合邏輯斯蒂模型(r2≥0.98),后代蚜群的增長潛能依次是健康組>寄生組>感病組。蘿卜蚜、桃蚜和甘藍(lán)蚜三種感病有翅蚜的后代因接觸傳染的發(fā)病死亡率隨定殖時間增長的趨勢符合Gompertz模型(r2≥0.92),擬合蘿卜蚜和桃蚜后代的最大發(fā)病率分別為44.1％和27.0％,與第14天的最大觀察值很相近。對不同組別有翅蚜定殖后6天內(nèi)產(chǎn)m頭若蚜的累積概率P(m≤N通過擬合邏輯斯蒂方程而建立生殖力概率模型(r2≥0.9

10、9),結(jié)果顯示,健康組更多若蚜的概率遠(yuǎn)高于感病組或寄生組；而感病組和寄生組相對于健康組而言,產(chǎn)較少若蚜數(shù)的概率更高。擬合的模型顯示,空中誘捕的有翅蚜無論是被病原真菌侵染還是被寄生蜂寄生,均能在遷入后成功定殖并建立后代蚜群,而且隨有翅蚜帶入的病害能通過接觸傳染的方式就地擴散。 努利蟲癘霉的侵染生物學(xué)與流行學(xué)特征蚜蟲病原性蟲霉的休眠孢子形成是認(rèn)識其季節(jié)性流行和宿存機制的關(guān)鍵,但對這一生物過程的認(rèn)識十分缺乏。為了探索休眠孢子形成的可能

11、機制,用從云南低緯度低區(qū)空誘帶病有翅蚜中分離到的蚜科?；耘x癘霉菌株,在既適于病原菌侵染也適于寄主繁衍的條件下((20±9℃,12L:12D)與桃蚜進行互作,觀察其侵染生物和流行學(xué)特征。將甘藍(lán)葉片上的桃蚜用分離菌株產(chǎn)生的分生孢子進行“孢子浴”接種的有重復(fù)生物測定(接種劑量即侵染體密度為7.7-70.2個孢子/mm2),致死中濃度(LC50)從接種后第4天的6.7個孢子/mm2)下降為第7天的0.9個孢子/mm2,該菌對桃蚜表現(xiàn)出很強

12、的毒力。所獲蚜尸產(chǎn)休眠孢子(azygospores)或分生孢子,或兩類孢子同時產(chǎn),且產(chǎn)休眠孢子的蚜尸比例(PCFRS)有隨侵染體密度(C)增大而長高的趨勢。繼而在擴大接種劑量范圍和增加劑量處理數(shù)的延伸試驗中,C擴大為0.3-1759.8個孢子/mm2,處理數(shù)增至58個,各劑量下平均處理33(22-42)頭蚜蟲。所獲觀察數(shù)據(jù)的模擬分析結(jié)果十分令人鼓舞。PCFRS對C的依賴關(guān)系很好地擬合邏輯斯蒂模型(r2=0.975),擬合的最大PCFRS

13、為0.6774,同240-1760個孢子/mm2范圍內(nèi)的26個高接種劑量下的PCFRS平均值(0.674±0.124)幾乎相等。當(dāng)C不超過16.2個/mm2時,僅有0％-3.7％的蚜尸體內(nèi)有休眠孢子形成。在介于28-240個/mm2的孢子密度范圍內(nèi),PCFRS隨孢子密度的增加而快速上升,而后便不再隨孢子密度的增加而變化,即穩(wěn)定在最高水平附近。這一結(jié)果首次揭示了努利蟲癘霉在寄主體內(nèi)的休眠孢子形成依賴于侵染體密度的定量關(guān)系。我們由此提出新的

14、生物學(xué)假說,在病原真菌與寄主蚜蟲互作系統(tǒng)中或許存在某類生化信號物質(zhì),病原菌能從群體水平上“感受”這類信號物質(zhì)而對即將發(fā)生的寄主密度變化作出及時反應(yīng),或產(chǎn)生分生孢子繼續(xù)侵染周圍還存在的健康寄主,或形成休眠孢子就地渡過缺乏寄主的季節(jié)。綜上所述,本研究首次查清了中緬接壤低緯度高原地區(qū)的蚜蟲病原真菌資源,尤其努利蟲癘霉完整生活史的發(fā)現(xiàn)、菌株分離及其對蚜蟲毒力的測定結(jié)果,豐富了蟲癘霉屬既有的科學(xué)認(rèn)識；通過在低緯度高原地區(qū)大量空中誘捕和單頭飼養(yǎng)有翅