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Wolbachia是广泛分布于节肢动物体内的一类共生菌,该菌可通过卵的细胞质进行水平传播,并通过不同的机制参与调控其寄主的生殖活动,诱导寄主产生生殖不亲和、孤雌生殖、遗传雄性的雌性化及杀雄等现象。为了明确Wolbachia在生物防治中的应用前景,以感染Wolbachia的孤雌产雌松毛虫赤眼蜂为主要材料,进行了以下5方面的研究:
1.室内研究发现,感染Wolbachia的孤雌产雌品系松毛虫赤眼蜂可寄生大蜡螟卵、玉米螟卵,米蛾卵和柞蚕卵,但比较而言更偏好米蛾卵。进一步把感染Wolbachia的孤雌产雌品系松毛虫赤眼蜂和未感染Wolbachia的正常两性品系松毛虫赤眼蜂与玉米螟卵以不同比例进行接蜂,在蜂卵比为1∶5、1∶10、1∶30、1∶60的情况下,感染Wolbachia的松毛虫赤眼蜂的寄生能力均高于未感染的正常两性品系的松毛虫赤眼蜂,但在蜂卵比为1∶15的处理下感染Wolbachia的松毛虫赤眼蜂的寄生能力却低于正常两性品系。总体而言,松毛虫赤眼蜂因感染Wolbachia而对寄主卵的寄生能力明显增强,这一现象证实了Wolbachia在生物防治中的作用。
2.已知高温对宿主体内Wolbachia发挥作用有很重要的影响,我们考虑到在生物防治过程中温度的不可控性,分别于25℃和32℃两个恒定温度条件下对感染Wolbachia的松毛虫赤眼蜂生殖方式的稳定性进行了研究。结果表明:25℃恒温条件下松毛虫赤眼蜂孤雌产雌的生殖方式稳定;但是在32℃的持续高温条件下,原营孤雌产雌生殖的松毛虫赤眼蜂在第5代恢复成孤雌产雄的生殖方式,此时在分子水平也未能检测出Wolbachia的存在,表明持续5代的高温可以彻底去除赤眼蜂体内的Wolbachia,从而使其生防效果丧失,制约着该菌在生物防治中的广泛应用。
3.生物防治过程除去温度的影响,田间自然种群还可能影响防治效果,为了证实这样的推论,分别在25℃和32℃两个恒定温度条件下将感染Wolbachia的孤雌产雌品系的松毛虫赤眼蜂与正常两性品系的松毛虫赤眼蜂雄蜂进行杂交实验,观察10代内杂交对孤雌产雌松毛虫赤眼蜂生殖能力的影响。结果表明:恒温25℃条件下的杂交降低了前7代孤雌产雌松毛虫赤眼蜂的产卵能力,而后得到恢复;而恒温32℃条件下杂交降低了前3代孤雌产雌松毛虫赤眼蜂的产卵能力,第4代产卵能力与未杂交相比正常,很快就恢复成孤雌产雄,从而失去了Wolbachia的生防效用。这些结果表明虽然自然种群的参与影响了生防蜂的产卵能力从而影响了防治效果,但自然种群杂交对Wolbachia生防效用的影响比温度影响要小得多。
4.虽然Wolbachia作为生防菌有很多制约因素,但该菌的生防前景是非常广阔的,为了大量繁殖孤雌产雌松毛虫赤眼蜂,观察了16℃、20℃、24℃、28℃和32℃等5个恒温条件下感染Wolbachia的松毛虫赤眼蜂发育、存活和繁殖的情况,构建了相应温度下的实验种群生命表。供试温度范围内,感染Wolbachia孤雌产雌松毛虫赤眼蜂的发育历期随着温度的升高而逐渐缩短,五个温度下感染Wolbachia孤雌产雌松毛虫赤眼蜂世代的发育历期分别为20.6、17.8、14.2、12.1和8.8d,世代的发育起点温度和有效积温分别为7.40℃和212.69日·度,内禀增长率(rm)及净生殖力(T0)分别介于0.2104~0.4496和31.97~66.22之间。结果表明,温度24℃~28℃为繁殖感染Wolbachia孤雌产雌松毛虫赤眼蜂的理想温度条件,为感染Wolbachia的孤雌产雌松毛虫赤眼蜂工厂化生产提供了理论借鉴。
5.观察了松毛虫赤眼蜂孤雌产雌品系在大田中的防治效果,针对第一代玉米螟的发生在农大附近的玉米田,前后2次释放孤雌产雌松毛虫赤眼蜂,放蜂面积4bm2。放蜂3d后进行玉米螟卵寄生情况调查,结果表明,第一次(6月21日)放蜂,孤雌产雌品系的松毛虫赤眼蜂玉米螟卵的寄生效果高于正常两性品系,两个品系的寄生效果分别为83.24%、79.16%,第二次(7月2日)放蜂,两个品系的寄生效果分别为20.75%、14.28%,比第一次寄生效果低,主要原因可能是后期田间自然种群(主要是玉米螟赤眼蜂)的影响。7月末进行放蜂田玉米被害情况调查,结果发现,释放孤雌产雌品系松毛虫赤眼蜂的放蜂田和释放正常两性品系松毛虫赤眼蜂的放蜂田防治效果分别为33.09%、16.19%,孤雌产雌品系松毛虫赤眼蜂对玉米螟的防治效果是正常两性品系的2倍。