二种寄生蜂抑制小菜蛾生精细胞发育的研究

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本文以世界性蔬菜害虫-小菜蛾Plutella xylostella(Linnaeus)及其两种优势内寄生蜂-菜蛾盘绒茧蜂Cotesia vestalis (Haliday)和半闭弯尾姬蜂Diadegma semiclausum Hellén(以下分别简称为茧蜂和姬蜂)两个寄生体系为研究对象,运用显微形态学、细胞生物学和体外培养技术,研究了二种内寄生蜂分别寄生对小菜蛾精巢生长与生精细胞发育的影响;并通过这两种寄生蜂分别携带的茧蜂属Bracovirus PDV和姬蜂属Ichvovirus PDV对小菜蛾生精细胞发育的影响进行了比较,取得以下结果:一、小菜蛾生精细胞发育以取自不同发育虫态和虫龄小菜蛾的精巢为材料,从显微形态学和细胞生物学方面对小菜蛾的精子发生和精子形成过程进行了观察。结果表明,2龄初小菜蛾精巢体积小且精巢鞘透明,到4龄时小菜蛾精巢迅速增长,发育明显,精巢鞘积累了较多的黄色物质。小菜蛾生精细胞2龄以前多为精原细胞,3龄开始出现精母细胞,4龄时出现精子束。幼虫期主要出现无核精子,而有核精子的形成主要在蛹和成虫期。二、二种寄生蜂抑制寄主小菜蛾生精细胞发育的比较通过比较2种蜂寄生对小菜蛾生精细胞发育的影响,以求探明寄生蜂携带的寄生因子对昆虫生殖调控的作用途径。研究结果表明:茧蜂和姬蜂寄生均明显降低小菜蛾精子束的数量,严重阻碍了寄主幼虫的精子发生和精子形成。并首次发现姬蜂寄生造成小菜蛾精巢畸形,而茧蜂则造成小菜蛾生精细胞畸形,且茧蜂对小菜蛾精巢发育的抑制程度明显强于姬蜂。过寄生后,即在多个生理剂量效应的寄生蜂母代物质作用下,2种蜂均使寄主精巢体积显著变小,畸形程度加剧,且较少精子束的产生。通过假寄生方法,发现只有母代物质存在的前提下对小菜蛾精巢发育的抑制程度基本模拟了正常寄生时的状态,说明多分DNA病毒(polydnavirus, PDV)和毒液发挥了主要作用。由此推断分属姬蜂属PDV和茧蜂属PDV的2类PDV功能基因对小菜蛾生精细胞发育的调控机制可能存在较大差异。三、二种寄生蜂寄生对不同虫龄小菜蛾幼虫精巢发育的影响为探明寄生蜂引起寄主寄生性去势的机制,选取携带不同多分DNA病毒(Polydnavirus, PDV)的2种内寄生蜂与共同寄主小菜蛾为寄生体系,研究不同虫龄小菜蛾幼虫被寄生后生精细胞、精子束形态和精巢发育体积变化,系统比较寄生性去势程度和分别拥有2类PDV的寄生蜂在寄主精子发生和形成过程中的作用。结果表明:携带Bracovirus PDV的菜蛾盘绒茧蜂Cotesia vestalis或拥有Ichvovirus PDV的半闭弯尾姬蜂Diadegma semiclausum寄生对不同虫龄小菜蛾Plutella xylostella幼虫的精子发生和形成过程均产生明显的抑制作用,表现为不能产生精子束或精子束数量减少,但抑制程度以寄生低龄寄主时最明显。两种蜂寄生均能抑制小菜蛾精巢体积的增长,但对低龄寄主的抑制程度明显强于高龄寄主,寄生性去势程度取决于寄生时寄主虫龄。相比而言,寄生不同虫龄小菜蛾时,茧蜂引起小菜蛾寄生性去势的程度均强于姬蜂。四、离体培养条件下,茧蜂PDV和姬蜂PDV对小菜蛾生精细胞的影响采用离体培养方法,分离提取茧蜂PDV和姬蜂PDV与4龄初小菜蛾精巢进行体外共培养,观察小菜蛾生精细胞的形态变化,以探明PDV对小菜蛾生精细胞的生理作用。结果表明:加入茧蜂PDV或姬蜂PDV 18h后,培养的精母细胞出现肿胀,有些精母细胞还出现了空泡,细胞结构不完整。加入茧蜂PDV或姬蜂PDV 20h后,精母细胞出现空泡,经历破碎,溶解等一系列细胞凋亡现象。用台盼蓝染色后,加有PDV培养液中的精母细胞呈现蓝色,即为坏死细胞;而未加入PDV的精母细胞离体培养后,细胞结构完整,细胞核清晰。综合以上研究结果,茧蜂或姬蜂寄生对小菜蛾精巢的发育产生了不同程度的影响,对其生精细胞的影响也存在差异,且茧蜂对寄主精巢发育及生精细胞发育的抑制程度强于姬蜂。寄生蜂寄生因子,特别是PDV,是造成小菜蛾生精细胞凋亡的主要原因。
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