利用EPG技术分析西花蓟马在4种寄主植物上的取食行为-论文.pdf

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浙江农业学报ActaAgricuhuraeZhejiangensis，2014，26(3)：714-721http：／／www．zjnyxb．cn张玉秀，张治军，吕要斌．利用EPG技术分析西花蓟马在4种寄主植物上的取食行为[J]．浙江农业学报，2014，26(3)：7l4_721．DOI：10．3969／j．issn．1004·1524．2014．03．30利用EPG技术分析西花蓟马在4种寄主植物上的取食行为张玉秀，张治军。，吕要斌(南京农业大学植物保护学院，江苏南京210095；浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所，浙江省植物有害生物防控重点实验室，省部共建国家重点实验室培育基地，浙江杭州310021)摘要：采用直流刺吸电位仪EPG(directcurrentelectricalpenetrationgraph，EPG)技术分析西花蓟马FranklinieUaoccidental~雌雄虫在4种寄主植物上的取食行为，探讨西花蓟马雌雄虫取食行为差异及与寄主适合性的相关性。结果表明：(1)西花蓟马在辣椒上的非取食刺探次数显著少于其他寄主植物。雌虫在辣椒、番茄、曼陀罗和矮牵牛上的非取食刺探分别为231．1，328．9，361．0和304．4次，雄虫在辣椒、番茄、曼陀罗和矮牵牛上的非取食刺探分别为152．7，277．2，221．4和196．8次。西花蓟马在矮牵牛上的短取食刺探显著高于番茄，雌虫在番茄和矮牵牛上的短取食分别为68．8和144．4次，雄虫在番茄和矮牵牛上的短取食分别为15．9和80．9次。西花蓟马在矮牵牛上的长取食刺探次数少于在其他寄主植物。(2)雌虫比雄虫产生更多的非取食刺探和短取食刺探，雄虫的长取食刺探显著高于雌虫。在矮牵牛上，雌虫的非取食刺探次数和非取食刺探总时间为雄虫的1．5倍。在番茄上，雌虫的短取食次数和短取食总时间分别为雄虫的4倍和2倍；雄虫的长取食次数和长取食总时间分别为雌虫的2倍和7倍。由此可见，西花蓟马的取食行为与寄主适宜性之间无显著的相关性。关键词：西花蓟马；直流刺吸电位仪；寄主植物；取食行为；性别差异中图分类号：Q967文献标志码：A文章编号：10041524(2014)03-0714-08Analysisofthefeedingbehaviorofwesternflowerthrips，Frankliniellaoccidentalis(Pergande)(Thysanoptera：Thripidae)onfourhostplantsbyelectricalpenetrationgraphZHANGYu—xiu．ZHANGZhi—jun．IJYUYao_bin，，(DepartmentofPlantProtection，NanjingAgriculturalUniversity，Nanjing210095，China；StateKeyLaboratoryBreedingBaseforZhefiangSustainablePestandDiseaseControl，InstituteofPlantProtectionandMicrobiology，ZhejiangAcademyofAgriculturalSciences，Hangzhou310021，China)Abstract：TheobjectiveofthisresearchwastostudytherelationshipbetweenthefeedingbehaviorandthesuitabilityofhostplantsforFrankliniellaoccidental~，andwastodemonstratethedifferenceoffeedingbehaviorformalesandfemalesonthesamehostplant．Thefeedingbehaviorsforwesternflowerthrips(WFT)ontomato，pepper，stramoniumandpetuniawererecordedusingthedirectcurrentelectricalpenetrationgraph(DC—EPG)．Theresultsshowedasfollows：(1)ThenoningestionprobesforWF1’onpepperweresignificantlylessthanthatonotherhostplants．Thenumberofnoningestionprobesforfemalesonpepper，tomato，stramoniumandpetuniawas231．1，收稿日期：2013-05-06基金项目：国家公益性行业科研专项(201103026，201303028)；国家科技支撑计划课题(2012BAD19B06)作者简介：张玉秀(1987一)，女，江苏南通人，硕士研究生，主要从事昆虫生理生态学研究。E—mail：zhangyuxiuabcde@126．tom通讯作者，吕要斌，E—mail：luybcn@163．eom，Tel：0571-86400445 张玉秀，等．利用EPG技术分析西花蓟马在4种寄主植物上的取食行为328．9，361．0and304．4，respectively．Thenumberofnoningestionprobesformalesonpepper，tomato，stramoniumandpetuniawas152．7，277．2，221．4and196．8，respectively．Comparedwithtomato，theshort—ingestionprobesforWFTwassignificantlygreateronpetunia．Thenumberofshort—ingestionprobesforfemalesontomatoandpetuniawas68．8and144．4，respectively．Thenumberofshort—ingestionprobesformalesontomatoandpetuniawas15．9and80．9．Thelong—ingestionprobesonpetuniawerelessthanthatonotherhostplants．(2)Thenoningestionprobesandshort—ingestionprobesforfemalesweremorethanthosef(]rmales：however．thelong—ingestionprobeformaleswasmorethanthatforfemales．Thenumberandthedurationofnoningestionprobesforfemalesonpetuniawere1．5timesofIhatformales．Comparedwithfemales，thenumberanddurationofshort—ingestionprobesformaleswas4timesand2timesofthoseforfemalesontomato，respectively．Thenumberandthedurationoflong—ingestionprobesformaleswere2timesand7timesofthatforfemalesontomato，respectively．Inconclusion，thefeedingbehaviorofwesternflowerthripsonhostplantsdoesn’thavecloserelationtothesuitabilityofhostplants．Keywords：Frankliniell(1occidentalis；directcurrentelectricalpenetrationgraph(DC—EPG)；hostplant；feedingbehavior；sexualdifferenee西花蓟马Frankliniellaoccidentalis(Pergande)粉虱在甘蓝、西葫芦和辣椒上的适合度一致。棉属于缨翅目(Thysanoptera)，蓟马科(Thripidae)，蚜在黄瓜和马铃薯上的寄主转换时取食行为也花蓟马属(Franlliniella)，最早于1895年在美国不同，黄瓜上的棉蚜转到马铃薯上时出现了30％西部发现并报道，2003年我国首次在北京发现左右的E波，但马铃薯上的棉蚜转到黄瓜上后，有此虫的发生并造成严重危害。作为一种世其取食E波仅占4．43％，而寻食和刺探(np波和界性害虫，西花蓟马的食性杂，寄主范围广，目前C波)占89．88％12]。此外媒介昆虫的取食行为已知的寄主植物多达500余种(多为农作物及花与其传毒能力具有明显的相关性，植物病毒明显卉)，而且其寄主植物种类还在持续增加。西花改变媒介昆虫的取食行为，从而增加媒介昆虫传蓟马的危害包括锉吸植物的茎、叶、花、果造成直播、扩散植物病毒的能力¨Hj。接危害，以及传播番茄斑萎病毒属多种病毒J。西花蓟马是一种锉吸式昆虫，那么其在不同西花蓟马虽然寄主植物广，但对不同寄主植寄主植物上的取食行为是否也同其对不同寄主物的偏好性和适应性不刚。已有研究表明，在豆植物的适应性相关?西花蓟马在适宜寄主上的科植物上，西花蓟马各虫态均偏好于四季豆；取食是否更多?西花蓟马在不同寄主上传播植而在茄科植物上，各虫态的西花蓟马偏好性为茄物病毒的能力是否与取食行为相关?已有研究子>番茄>辣椒J。西花蓟马的发育历期在四表明，西花蓟马对番茄的适应性要显著高于辣季豆上显著短于辣椒，在黄瓜上显著短于茄椒，而曼陀罗、矮牵牛则是研究西花蓟马与病子J。西花蓟马雌虫对不同寄主的产卵选择性毒互作的常用模式植物¨3．J，为此，本研究选取为茄子>黄瓜>辣椒>番茄，在不同寄主叶片上这4种寄主植物作为研究对象，通过直流刺吸电的产卵量也有差异，为甘蓝>莴苣>黄瓜>大位仪(DC—EPG)分析西花蓟马在这四种寄主植物蒜。有些昆虫的取食行为与其对不同寄主上的取食行为，以期为深入探讨西花蓟马对不同植物的适应性有关，如研究表明B型烟粉虱寄主植物的适应性和西花蓟马在不同寄主植物BemisiatabaciB-biotype在甘蓝、西葫芦和辣椒上上传播植物病毒的能力提供理论依据。取食，从刺探开始到第一个E1波出现时，在3种寄主植物上的非取食刺探时间存在显著差异，为1材料与方法甘蓝<西葫芦<辣椒，表明B型烟粉虱在3种寄主上尝试性刺探时间存在差异；在甘蓝韧皮部第1．1供试材料一次持续吸食后的刺探次数显著低于在西葫芦1．1．1供试昆虫上的刺探次数，表明B型烟粉虱对甘蓝的韧皮部西花蓟马成虫于2007年采自北京，以四季适应度大于对西葫芦的韧皮部。这与B型烟豆PhaseolusvulgarisL．为寄主饲养于人工气候箱 浙江农业学报第26卷第3期(2014年5月)[温度(27±1)℃，相对湿度(75±5)％，光照周试4种植株为曼陀罗(3～4片真叶)、番茄(3～4期16h：8h(L／D)]。西花蓟马已在室内连续饲片真叶)、辣椒(3～4片真叶)和矮牵牛(5～6片养120代以上，选取羽化后第2～3天的西花蓟真叶)。每种植株为一个处理。每处理30株，分马成虫供试。别记录15头雌虫和15头雄虫。EPG供试时将1．1．2寄主植物蓟马置于植株顶端第2片真叶的叶片表面。每番茄LycopersiconesculentumM．品种为合作次供试记录为8h，每头蓟马、每棵植株只记录903(上海番茄研究所)，购于杭州市江干区杭丰一次。蔬菜良种研究所；辣椒CapsicumannuumL．品种1．4数据统计分析为杭州鸡爪X吉林早椒，购于杭州市江干区杭丰采用ANA软件对昆虫取食行为的数据进行蔬菜良种研究所；曼陀罗DaturastramoniumL．，统计分析。将每次记录的8h分为前4h和后4采于河南，自收种子；矮牵牛Petuniahybridah两个时间段，在第一阶段即前4h随机选取1Vilm，购于杭州市江干区杭丰蔬菜良种研究所。h，第二阶段即后4h随机选取1h进行数据分将上述植物种子分别播种于温度(27±1)℃，相析”。西花蓟马在刺吸寄主植物时产生的波形对湿度(75±5)％，光照周期为12h：12h(L／D)主要包括4种：未刺探波(即BL)，非取食刺探波的温室，培养健康植株，待长出3～4片(矮牵牛(noningestionprobes)，短取食波(short—ingestion为5～6片)真叶时(约2—4周)供试。probes)和长取食波(1ong—ingestionprobes)。1．2刺吸电位波形(electricalpenetrationgraph，对每1h的数据主要统计非取食刺探波、短取食EPG)记录方法波和长取食波的次数和总持续时间。利用DPS采用四通道面板控制的直流电型(DC．EPG数据处理系统¨对相同寄主上雌虫和雄虫之型)昆虫刺吸电位仪(Giga-4，EPGSystems，间相应参数进行t检验比较(P<0．05)，对同一Wageningen，theNetherlands)进行取食行为观察。性别不同寄主植物之间相应参数比较进行方差将一根细金丝线(长2～3em，直径l2．5m)的分析，利用LSD法进行多重比较分析(P<一头用银胶固定在蓟马的背板上，另一端用银胶0．05)。数据统计分析过程中将次数转换为平固定在一根细铜丝(长约2em)的一端，铜丝的另方根，将时间转换为自然对数。一端用锡粘合在一根铜钉(长约2cm，直径1mm)上，最后将铜钉置于昆虫电极。试验时，先2结果与分析将西花蓟马置于冰袋上，便于用银胶将其背板粘合在金丝线上。超细的金丝线既可导电，又可以2．1西花蓟马的刺探特征使蓟马在叶面上相对自由地移动。然后将粘合西花蓟马取食过程中产生的不同类型的波好的蓟马置于平面上自由移动30～40min，使其形特征如图1所示。非取食刺探波(noningestion适应粘合的金线。随后，将长约10cm的铜质棒probes)一般持续1S左右，由P波开始，并伴随着状植物电极插入植株盆栽土壤中，再将粘好蓟马不易区别的电压波动，此时西花蓟马将口针刺入的铜钉插在对应的插槽内，蓟马置于健康植株顶叶片表皮但并未摄取食物，对寄主植物细胞损害端第2片真叶的叶面上，使其可以相对自由地移较小，因此对传毒具有重要意义。短取食波动。试验条件为温度(27±1)℃，相对湿度(75-4-(short．ingestionprobes)和长取食波(1ong—5)％，采用约600lx灯光光照强度，试验在大小ingestionprobes)均为西花蓟马的取食波，以P波为80amx70cmx80am接地的法拉第金属笼开始，然后是R1波(R1a或R1b)，接着是R2波。中，以避免噪音干扰。采用PROBE3．4软件(the短取食波(short—ingestionprobes)和长取食波EntomologyLaboratory，WageningenUniversity，(1ong．ingestionprobes)主要通过Rl和R2的比值TheNetherlands)对蓟马取食行为进行记录。来区分：一般R1／R2小于1／3为短取食波；R1／1．3取食试验R2大于1／3则为长取食波。Rl和R2可以根据供试蓟马为西花蓟马成虫(成虫2～3d)，供不同频率发生的电压波峰和波谷来区别。RIa的 张玉秀，等．利用EPG技术分析西花蓟马在4种寄主植物上的取食行为(A)(B)1VP1V1S1S(C)P1vIB一1S(A)，未取食刺探波：由P波开始；(B)，短取食波：由P波开始，接着为Rla波，再过渡转换为R2波；(c)，长取食波：由P波开始接着为Rlb波，再过渡转换为R2波；BL：蓟马口针未刺人植物时的电压基线。图1西花蓟马取食刺探过程的EPG波形Fig．1EPGwaveformsofingestionofthewesternflowerthrips(Frankliniellaoccidentalis)波峰和波谷的频率为10—14Hz，R1b的波峰和波2．2西花蓟马的取食行为谷的频率8～11Hz，R2的波峰和波谷的频率为5表1和表3记录所有不同寄主植物上的西花蓟8Hz，引。短取食波和长取食波对于评价寄主马1h中3种刺探波形的总刺探的次数和总持续时植物对西花蓟马的适宜性可能具有指导意义。间，表2和表4记录了每种刺探波形的平均时间。表1西花蓟马雌虫在4种寄主上的刺探次数和刺探时间Table1FeedingbehaviorofFrankliniellaoccidentalisfemalesonfourhostplants注：数据为平均值±标准差(Fi=15)。数据后没有相同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0．05，LSD法)。以下各表同。表2西花蓟马雌虫在4种寄主上的不同取食波形的平2．2．1西花蓟马的非取食刺探行为均时间(s)西花蓟马雌虫在辣椒上的非取食刺探次数Table2Theaveragedurationofdifferentprobesof显著少于曼陀罗，与番茄和矮牵牛上的非取食刺Frankliniellaoccidentalisfemalesonfourhostplants(Unit：探次数相比，差异虽然未达显著水平，但也远低Second)于这两种寄主(表1)。西花蓟马于不同寄主植物上的非取食刺探总时间和平均时间没有差异(表l、表2)。雄虫在辣椒上的非取食刺探总次数和时间显著低于番茄(表3)，而在辣椒上非取食刺探平均时间显著高于番茄(表4)。在曼陀罗 ·718。浙江农业学报第26卷第3期(2014年5月)番茄294．3~203．5a1035．2+633．0a277．2±200a284．5±2240a15．9+27．1a137．5±179．2a1．2±1．0a613．2±650．3a辣椒175．9±142．4b865．7-+713．8a152．7±129．7b186．8±155．2b22．0-+36．8a176．2±22I．1ah1．1±1．9ab502．6±791．1ab曼陀罗279．9~222．2ab975．8~+537．1a221．4±183．0ab226．5±172．8ab57．7-+75．3b302．1-+300．2abn8±1．1b447．1±674．8b(。矮牵牛278．0±226．7ab8545_+548．7a196．8±180．5ab227．6+230．9ab8O．9±110．7b451．7-+498．2b0．2±0．4c175．2-+366．9c表4西花蓟马雄虫在4种寄主上的不同取食波形平均间显著高于曼陀罗和矮牵牛(表3、表4)。说明时间(s)矮牵牛叶片并不适合西花蓟马的长取食刺探行Table4Theaveragedurationofdifferentprobesof为。雄虫在番茄上的长取食次数和长取食总时FrankliniellaoccidentalismalesOilfourhostplants(Unit：间以及平均时间均显著高于雌虫(图2一D、图3一Second)D、图4一D)。2．2．4西花蓟马的总取食行为西花蓟马在四种寄主植物上虽然总刺探时间差异不显著，但雌虫在矮牵牛上的总刺探次数显著高于辣椒(表1)，雄虫在番茄上的总刺探次数显著高于辣椒(表3)。说明相对于辣椒叶片，和矮牵牛上取食时，雌虫产生的非取食刺探显著番茄和矮牵牛叶片的取食难度更大，需要刺探更多于雄虫(图2一B、图3一B)，表明雌虫比雄虫更加多次数才能保证取食量。活跃，寻找食物更加频繁。西花蓟马雌虫在辣椒、曼陀罗和矮牵牛上的2．2．2西花蓟马的短取食刺探行为总刺探次数显著高于雄虫(图2．A)，总刺探时间西花蓟马于不同寄主植物上的短取食行为则无显著差异(图3-A)。而雌虫与雄虫在番茄明显不同(P<0．05)。西花蓟马雌虫在番茄上的上的总刺探次数无显著差异(图3一A)，总刺探时短取食次数显著低于矮牵牛(表1)，而雄虫在番间为雄虫显著高于雌虫(图2．A)。说明雌虫依茄上的短取食次数和总时间都显著低于矮牵牛赖增加刺探次数来增加取食，而雄虫则是依赖增(表3)，跟番茄叶片相比，西花蓟马更偏好取食加平均每次刺探的时间来增加取食。矮牵牛叶片。同一种寄主植物上雌、雄虫之间的取食行为存在较大差异，雌虫在番茄上的短取食3讨论次数和短取食总时间显著高于雄虫，分别为雄虫的4倍和2倍(图2．c、图3．c)。雌虫在辣椒上3．1西花蓟马取食行为与寄主适宜性的关系的短取食次数显著高于雄虫，为雄虫的4倍(图许多昆虫在适宜寄主上的生长发育要优于2-C)。说明在一些寄主植物上，雌虫比雄虫取食非适宜寄主，一方面是由于适宜寄主中的营养物更多的汁液，相应破坏的寄主植物细胞更多，对质更有利于促进其生长发育，另一方面是由寄主造成的直接损害更大。于其在适宜寄主上的取食量要高于非适宜寄2．2．3西花蓟马的长取食刺探行为主I2，而这些昆虫在适宜寄主上的较高取食西花蓟马于不同寄主植物上的长取食行为量也直接导致其对适宜寄主的危害程度也要高明显不同。西花蓟马雌虫在曼陀罗上的长取食于非适宜寄主。Zhang等¨的研究表明，与次数和长取食总时间显著高于矮牵牛，而在辣椒辣椒相比，番茄为西花蓟马的较适宜寄主。据此上的长取食总时间和平均时间显著高于矮牵牛，推测西花蓟马在番茄上的取食量应高于辣椒，但均为矮牵牛上的3倍(表1、表2)。西花蓟马雄本研究结果表明，西花蓟马在番茄和辣椒上的短虫在番茄上的长取食次数和总时间以及平均时取食和长取食并不存在显著差异(表1至表4)， 张玉秀，等．利用EPG技术分析西花蓟马在4种寄主植物上的取食行为·719·1000■雌虫口雄虫2O008001600簌6001200霹400珀80020040007000600750辍500蜷400550幂缸300盛200∞＼厦盏珀∞、厘窖珀姐3盛5O∞、厘笛舡甚10015O0350-5025012OO1O0015O盛80O60050400-5020O3．5O-2002．O糕1600缸盛12000．5厘800茁妞—1．O盛4OO番茄辣椒曼陀罗矮牵牛寄主植物0注：图中同一组合不同处理之间没有相同小写字母表示差异显著(P