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棉田害虫-天敌食物关系解析的相关工作--杨帆
2021年05月28日 13:58

大家好,我是青年课题组的杨帆,今天和大家分享的内容是硕博期间开展的棉田害虫-天敌食物关系解析的相关工作。

华北地区曾经是棉花的主要种植区,转基因棉花种植后,主要害虫棉铃虫得到有效控制,但次要害虫,如盲蝽和蚜虫等的危害日益加重。我们通过常年棉田节肢动物种群调查、样品采集和室内分子检测等研究方法,获得田间害虫-天敌的种群发生动态,评估不同棉田天敌对害虫的控制作用。不同于传统研究方法,分子检测方法可从田间采集昆虫样品体内快速获取物种信息和营养级关系,便于害虫-天敌食物网关系研究的开展。其中,诊断PCR技术,特异性强、灵敏度高、简便快速,利用设计的物种特异性引物检测昆虫样品DNA,根据扩增目标大小条带即可判断物种是否存在。

龟纹瓢虫Propylea japonica(Thunberg)、七星瓢虫Coccinella septempunctataL.及异色瓢虫Harmonia axyridis(Pallas) 是华北农田生态系统中常见的捕食性天敌。瓢虫间普遍存在集团内捕食(Intraguild Predation, IGP)现象,这对农田生态系统中天敌的种群发生及其控害作用产生复杂而巨大的影响。因此,我们利用单一PCR诊断技术,测定棉田常见三种瓢虫在不同捕食者体内的DS50值,通过室内及田间试验,校正田间不同瓢虫组合间的集团内捕食率,证实了田间瓢虫之间确实存在集团内捕食现象,为准确鉴定瓢虫种类及科学评估瓢虫的集团内捕食作用提供理论依据。

相较于捕食性天敌,寄生性天敌寄主-寄生蜂关系相对明确,而蚜虫-寄生蜂关系模型常被用于节肢动物食物网结构与功能的研究,我们通过田间采集样品和形态鉴定初步获得棉田蚜虫寄生蜂物种信息,并根据以上物种信息,以mtDNA为目标基因,设计了华北棉田蚜虫-寄生蜂多重PCR检测体系,包含了2个多重PCR和6个单一PCR,可以检测形态鉴定中获得的全部初级寄生蜂物种和97.2-99.6%的重寄生蜂物种。该检测体系可定量描述棉花蚜虫-初级寄生蜂-重寄生蜂食物网和准确评估寄生蜂对棉蚜的控制作用。

利用上述棉蚜-初级寄生蜂-重寄生蜂检测体系,博士和博士后期间主要做了以下几部分工作:麦棉间作、转基因棉田和不同景观结构对棉蚜-寄生蜂食物网结构的影响。首先,与传统单作田相比,麦棉间作可以有效降低蚜虫种群密度,提高寄生率,可能是间作田降低了重寄生作用,从而提高了生态服务效果。其次,11年田间数据和2年食物网分析结果显示,转基因棉田对寄生蜂种群和蚜虫-寄生蜂食物网结构没有影响。最后,在不同景观结构对棉蚜-寄生蜂食物网结构的影响的研究中,我们发现非作物生境比例通过寄生蜂多样性和食物网结构调节寄生蜂生态服务功能。

我的工作初步解决了利用传统的形态学鉴定无法精准解析寄生蜂物种组成及食物关系的问题,分子检测技术使快速有效获得物种信息成为可能,建立害虫-天敌食物关系,实现天敌控害作用定量评估、害虫-天敌食物网定量分析;从食物网结构角度解释耕作制度和景观结构如何调节天敌生态服务功能,更好地制定害虫治理策略。我相信在未来工作中,该技术也可应用于其他生态系统,比如林业、果树,并且相较于农田生态系统,林业果树系统更稳定,害虫-天敌食物网关系的解析可进一步推动天敌昆虫保益控害方面的研究。

今天和大家分享的内容到此结束,感谢大家的收听。

撰稿人:杨帆;审核人:秦文韬;部门:王山宁青年课题组

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