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光肩星天牛成虫寄主选择“记忆”效应研究

作　者: 阎雄飞
导　师: 骆有庆
学　校: 北京林业大学
专　业: 森林保护学
关键词: 光肩星天牛寄主选择记忆效应学习行为消化酶感受器
分类号: S763.3
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

光肩星天牛Anoplophora glabripennis Motschulsky是重要的林木蛀干害虫,危害槭属Acer、杨属Populus、柳属Salix、榆属Ulums等20多个属的树木,对我国林业造成了巨大的损失。国内外众多学者已对光肩星天牛做了大量研究,但对光肩星天牛成虫寄主选择的机制尚未明确。本研究从类似于高等动物所特有的“记忆”角度出发,在感器种类与形态特征、化学生态学、酶学、行为学等方面,较系统地开展了光肩星天牛成虫对寄主树种选择和判断的机制研究,重要结果如下:1、在天牛成虫对不同寄主树种挥发性物质的趋向试验方面:利用Y型嗅觉仪测定了从漳河柳、箭杆杨、合作杨和新疆杨4种不同抗性等级树种上羽化的光肩星天牛雌、雄成虫对这4种寄主树种和嗜好寄主树种复叶槭枝条气味的嗅觉反应。当以空气为对照时,源自4种不同寄主树种上的天牛成虫对其原寄主树种枝条挥发性气味均有明显的正趋性反应(P < 0.05)。但从合作杨、漳河柳和箭杆杨上羽化的天牛成虫对新疆杨枝条的挥发性气味表现出不同程度的负趋性反应;来源自4种寄主树上的光肩星天牛对复叶槭枝条的挥发性气味均具有不同程度的正趋性反应,但未达显著差异(P > 0.05)。当以复叶槭枝条为对照时,4种不同寄主上羽化的光肩星天牛对原寄主气味和复叶槭气味的趋向差异不大。表明在无嗜好寄主树种(如复叶槭)的前提下,天牛成虫可识别并趋向原寄主树种气味,但如有嗜好寄主树种存在,天牛成虫就不趋向原寄主树种的气味。2、在天牛成虫的学习行为研究方面:利用Y型嗅觉仪研究了光肩星天牛成虫在嗜好寄主复叶槭和抗性寄主新疆杨上取食不同时间后的学习行为。结果表明,天牛成虫取食复叶槭1d,对复叶槭枝条的气味选择率明显提高,并且复叶槭枝条挥发性气味就对天牛成虫产生了明显的引诱作用(P < 0.05)。取食复叶槭2d,天牛成虫对复叶槭气味的选择率继续提高。取食3d和5d,天牛成虫对复叶槭气味的选择率维持在70%左右。表明天牛成虫取食复叶槭可以出现嗜食性诱导。没有取食新疆杨的天牛成虫,新疆杨气味对天牛成虫有明显忌避作用(P < 0.05);取食新疆杨1d,新疆杨气味对天牛成虫的忌避作用不明显(P > 0.05);取食新疆杨2d,天牛成虫对新疆杨气味的选择率超过60%,取食新疆杨3d,新疆杨的枝条的气味对天牛产生明显的引诱作用(P < 0.05),取食新疆杨5d,天牛成虫对新疆杨气味的选择率维持在取食3d的水平。表明天牛成虫取食新疆杨后可以出现习惯性反应。说明取食的经历能够改变光肩星天牛成虫对气味的选择,也就是说天牛成虫有很强的学习记忆能力。3、在天牛成虫林间对不同寄主树种的选择试验方面:利用5年生的复叶槭、漳河柳、箭杆杨、合作杨和新疆杨,在田间的铁丝网笼中按照拉丁方配置了试验林。研究了分别从上述5种寄主树种上羽化的光肩星天牛成虫对原寄主树种选择时是否存在“记忆”效应。从栖息、取食、交尾、刻槽和产卵的等方面分析,从5种不同寄主树种上羽化的天牛成虫选择复叶槭的比例和频次显著高于其他树种,天牛由于受到嗜好寄主复叶槭的影响,没有对原寄主树种显示出“记忆”效应,因复叶槭是光肩星天牛的嗜食寄主树种,对天牛产生了吸引作用(包括嗜食性诱导),从而推测可能掩盖了天牛成虫对原寄主树种“记忆”。如果移除嗜好寄主复叶槭,从栖息、取食和交尾情况看,从4种不同寄主树种上羽化的光肩星天牛在漳河柳树上的比例和频次明显高于其它3种寄主树种;从产卵情况看,尽管无规律性的结果,但选择在漳河柳树上产卵的数量仍然很高。总体来看,如移除嗜好寄主复叶槭,漳河柳则表现了较强的“引诱”作用。4、在不同树种上的天牛各虫态的消化酶活力测定方面:以上述5种寄主树种上的光肩星天牛4龄幼虫、蛹(复叶槭除外)和刚羽化的成虫为对象,测定了幼虫、蛹和成虫体内的消化酶种类和活性。结果表明,光肩星天牛的幼虫和刚羽化成虫的消化道中均具有完整的消化酶系,存在8种消化酶,即淀粉酶、果胶酶、转化酶、麦芽糖酶、半纤维素酶、类胰蛋白酶、蛋白酶和脂肪酶。在天牛蛹中只检测到脂肪酶的活性,但活性非常低,未检测到其它7种酶的活性。5种寄主树种上刚羽化成虫的8种消化酶的活性大小顺序,没有一种和相应寄主树种上幼虫的一致,说明成虫的消化酶和幼虫的消化酶活性大小相关性不强,也就是说光肩星天牛幼虫消化酶的活性,在经过蛹期变态后不会对成虫的消化酶活性产生直接影响。5、天牛成虫头部主要感器类型和显微特征研究:利用环境扫描电镜对光肩星天牛雌、雄成虫的触角、下唇须和下颚须上的感受器进行了观察。结果表明,天牛成虫的触角上有5类13种常见的感觉器,其中5种刺形感器、2种毛形感器、4种锥形感器、1钟形感器和1种指形感器。天牛成虫的下唇须和下颚须上有6类17种常见的感受器,其中7种刺形感器、2种毛形感器、3种锥形感器、2种栓锥感器,2种腔锥感器和1种板形感器。根据这些感器的分布和形态特征,并结合以前的文献报道,分析了各种感受器可能的功能。

全文目录

摘要  3-6
ABSTRACT  6-12
1 前言  12-32
  1.1 光肩星天牛寄主问题的研究  13-25
    1.1.1 国内光肩星天牛的寄主研究  13-18
    1.1.2 国外光肩星天牛的寄主的研究  18-20
    1.1.3 光肩星天牛寄主选择的研究  20-25
    1.1.4 光肩星天牛成虫寄主选择的判断机制  25
  1.2 植食性昆虫学习与记忆的研究  25-29
    1.2.1 学习和记忆的概念  26
    1.2.2 植食性昆虫学习的类型  26-27
    1.2.3 幼期的经历对成虫寄主选择的影响  27-29
  1.3 研究的目的与意义  29-31
  1.4 研究思路和主要内容  31-32
2 光肩星天牛成虫寄主选择嗅觉试验  32-41
  2.1 材料和方法  32-34
    2.1.1 供试昆虫  32-33
    2.1.2 供试植物材料  33
    2.1.3 Y 型嗅觉仪器的生物测定  33-34
    2.1.4 数据的处理  34
  2.2 结果与分析  34-41
    2.2.1 光肩星天牛成虫对复叶槭挥发性气味的行为反应  34-35
    2.2.2 光肩星天牛成虫对漳河柳挥发性气味的行为反应  35-36
    2.2.3 光肩星天牛成虫对合作杨挥发性气味的行为反应  36-37
    2.2.4 光肩星天牛成虫对箭杆杨挥发性气味的行为反应  37
    2.2.5 光肩星天牛成虫对新疆杨挥发性气味的行为反应  37-38
    2.2.6 光肩星天牛成虫对复叶槭和原幼虫寄主挥发性气味的行为反应  38-41
3 光肩星天牛成虫学习行为的初步研究  41-49
  3.1 材料和方法  41-42
    3.1.1 供试昆虫  41
    3.1.2 光肩星天牛成虫对复叶槭的经历处理  41-42
    3.1.3 光肩星天牛成虫对新疆杨的经历处理  42
    3.1.4 供试植物气味源  42
    3.1.5 “Y”型嗅觉仪器的生物测定  42
    3.1.6 数据的处理  42
  3.2 结果与分析  42-49
    3.2.1 光肩星天牛成虫对复叶槭挥学习行为  42-45
    3.2.2 光肩星天牛成虫对新疆杨的学习行为  45-49
4 光肩星天牛成虫寄主选择“记忆”效应的田间测定  49-64
  4.1 材料和方法  49-51
    4.1.1 试验材料  49-50
    4.1.2 研究方法  50-51
  4.2 结果与分析  51-62
    4.2.1 5 种寄主上羽化的光肩星天牛成虫在不同树种及网地上栖息情况  51-52
    4.2.2 5 种寄主上羽化的光肩星天牛成虫在不同树种上取食情况  52-53
    4.2.3 5 种寄主上羽化的光肩星天牛成虫在不同树种上交尾情况  53-54
    4.2.4 5 种寄主上羽化的光肩星天牛成虫在不同树种上产卵情况  54-57
    4.2.5 4 种寄主上羽化的光肩星天牛成虫在不同树种和网地上栖息情况  57-58
    4.2.6 4 种寄主上羽化的光肩星天牛成虫在不同树种上取食情况  58-59
    4.2.7 4 种寄主上羽化的光肩星天牛成虫在不同树种上交尾情况  59-60
    4.2.8 4 种寄主上羽化的光肩星天牛成虫在不同树种上产卵情况  60-62
  4.3 结论与讨论  62-64
5 不同寄主光肩星天牛体内消化酶的测定  64-74
  5.1 材料和方法  64-67
    5.1.1 供试昆虫  64
    5.1.2 主要药品和试剂  64-65
    5.1.3 酶液制备  65
    5.1.4 淀粉酶、果胶酶、转化酶、麦芽糖酶和半纤维素酶活性测定  65-66
    5.1.5 脂肪酶活性测定  66
    5.1.6 胃蛋白酶活性测定  66
    5.1.7 类胰蛋白酶活性测定  66
    5.1.8 标准曲线的绘制  66-67
    5.1.9 数据处理与分析  67
  5.2 结果和分析  67-72
    5.2.1 5 种寄主上光肩星天牛淀粉酶和果胶梅活性  67-68
    5.2.2 5 种寄主上光肩星天牛转化酶和麦芽糖酶活性  68-69
    5.2.3 5 种寄主上光肩星天牛半纤维素酶和脂肪酶的活性  69-70
    5.2.3 5 种寄主上光肩星天牛胃蛋白酶和类胰蛋白酶的活性  70-71
    5.2.4 4 种寄主树种上光肩星天牛蛹中消化酶活性  71-72
  5.3 结论和讨论  72-74
    5.3.1 结论  72
    5.3.2 讨论  72-74
6 光肩星天牛成虫头部感器的超微结构  74-96
  6.1 材料和方法  74-75
    6.1.1 供试昆虫  74-75
    6.1.2 研究方法  75
    6.1.3 图象处理和统计分析  75
  6.2 结果和分析  75-83
    6.2.1 光肩星天成虫触角的外部形态  75-76
    6.2.2 光肩星天牛成虫触角的感觉器类型和分布  76-80
    6.2.3 光肩星天成虫下唇须和下颚须的外部形态  80-81
    6.2.4 光肩星天牛成虫下唇须和下颚须的感觉器类型和分布  81-83
  6.3 结论和讨论  83-96
7 总结  96-100
  7.1 主要结论  96-97
  7.2 讨论  97-99
  7.3 对今后工作的建议  99-100
参考文献  100-115
作者简介  115-116
导师简介  116-117
在读期间所获得成果目录清单  117-118
致谢  118

光肩星天牛成虫寄主选择“记忆”效应研究

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