草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫的转录组比较分析

【目的】草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是一种新近入侵我国的重要害虫。本研究旨在对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫两个不同发育阶段的转录组进行比较分析。【方法】利用高通量测序技术对草地贪夜蛾雄性成虫和5龄幼虫进行转录组测序和数据组装,并对转录组数据进行功能注释和比较分析。【结果】经de novo组装共获得209 002条转录本,平均长度为687.55 bp,N50为982 bp。共有46 198条(57.43%) unigene在至少一个数据库中获得功能注释,其中1 713条(2.13%) unigene在所有数据库中均能获得注释。在GO数据库中获得205 269条unigene的注释,主要包括68个功能分类;在KEGG数据库中共有3 408条unigene得到注释,涉及277个代谢通路。共鉴定到424个嗅觉相关的基因,并且在雄性成虫和5龄幼虫之间的表达存在差异。通过比较转录组分析,在雄性成虫中鉴定到9 162个上调和6 399个下调差异表达基因(DEGs);功能富集分析发现在上调DEGs中涉及信息素以及信号转导的代谢通路显著富集,而下调DEGs中涉及解毒相关的通路显著富集。【结论】这些转录组数据为探究草地贪夜蛾的生长发育、嗅觉相关功能基因以及候选分子靶标提供资源信息。     

草地贪夜蛾幼虫在玉米和小麦上的取食和生长发育特性比较

【目的】评估草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda转移至小麦上为害和暴发的风险。【方法】采用室内饲养观察与调查统计的方法,测定和比较了23℃下草地贪夜蛾在玉米和小麦上的取食和生长发育特性及种群生命表参数。【结果】草地贪夜蛾在小麦上可以完成世代,其3龄后幼虫取食小麦的取食量及体重指标显著地高于同处理后时间在玉米上取食的;而食物利用效率、幼虫存活率、幼虫发育历期、卵孵化率均显著低于取食玉米的。取食玉米和取食小麦的草地贪夜蛾的平均蛹重、产卵前期、单雌产卵量等指标间无显著差异。另外,生命表参数比较结果表明,取食玉米和取食小麦的草地贪夜蛾的平均世代周期(T)、内禀增长率(r_m)和周限增长率(λ)间均无显著差异,取食玉米的草地贪夜蛾的净增殖率(R_0)为303.55±2.04,显著高于取食小麦的。【结论】草地贪夜蛾取食小麦时,生长发育速度快,能够完成世代生活史,但其食物利用效率、种群繁殖能力等却均低于取食玉米时,说明草地贪夜蛾更适宜在玉米上取食为害,存在转移至小麦为害的风险,但考虑到虫源、自然温度等条件,草地贪夜蛾在小麦上暴发的风险较小。本研究结果为明确草地贪夜蛾在小麦上为害和暴发的风险以及草地贪夜蛾的科学防控提供了理论依据。     

草地贪夜蛾的准确鉴定

【目的】草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是新入侵我国的迁飞性害虫,为了筛选出有效和不易受损的形态鉴别特征。【方法】本研究运用比较形态学和外生殖器解剖技术,筛选稳定、可靠的外部形态特征,描述雌雄外生殖器特征。【结果】草地贪夜蛾的大小等21个外形特征在不同个体间存在差异,不适合用于草地贪夜蛾的准确鉴定。新筛选的翅基部黑斑等4个前翅特征,下唇须节黑色横带、前足胫节密被长鳞片、前足跗节黑色、腹部腹面黑斑、肩板颜色均一、前足基节内侧长毛6个非翅面外形特征在草地贪夜蛾个体间稳定,其中前翅中部倾斜的椭圆环形斑等4个特征、颜色均一肩板等5个特征、环形斑内部颜色特征分别存在于草地贪夜蛾雌雄蛾、雄蛾和雌蛾中。新筛选的外形特征可分别用于准确区别草地贪夜蛾与斜纹夜蛾、甜菜夜蛾。新描述了阳茎基环长大于宽等6个雄性外生殖器特征和囊导管基部明显宽于端部等4个雌性交配囊特征,其中3个雄性外生殖器特征和3个雌性交配囊特征可分别用于准确鉴定草地贪夜蛾和斜纹夜蛾雄蛾、草地贪夜蛾雌蛾和甜菜夜蛾雌蛾。【结论】本研究结果不仅为草地贪夜蛾雄蛾鉴定提供了新的前翅特征,还首次为雄蛾鉴定提供了非翅面特征和为雌蛾鉴定提供了前翅特征,也筛选了新的雄性外生殖器特征和雌性交配囊特征,对我国夜蛾科昆虫生殖器研究有一定的参考价值。     

禁牧条件下不同类型草地群落结构特征

利用幂乘方法则模型探讨了鄂尔多斯3种不同类型草地在禁牧情况下的群落结构特征,包括物种组成、物种多样性、生物量和空间分布规律。结果表明:幂乘方法则在解析鄂尔多斯不同类型草地的空间异质性时具有很好的吻合性;羊草(Leymuschinensis)草地、芨芨草(Achnatherum splendens)草地和油蒿(Artemisia ordosica)灌丛草地均比随机分布呈现了较强的空间异质性,群落整体的空间异质性指数表现为油蒿灌丛草地>羊草草地>芨芨草草地;群落整体的物种多样性指数为油蒿灌丛草地>羊草草地>芨芨草草地;L-样方(50cm×50cm)内的平均物种数和物种多样性指数均表现为羊草草地极显著地高于油蒿灌丛草地,油蒿灌丛草地又极显著地高于芨芨草草地(P<0.001);L-样方内的平均生物量表现为油蒿灌丛草地极显著地高于芨芨草草地(P<0.001),而羊草草地与油蒿灌丛草地以及芨芨草草地之间没有显著性差异;这3种类型的草地其L-样方内的平均生物量和物种多样性指数都随着群落整体空间异质性指数的增大而增大。     

内蒙古不同类型草地土壤氮矿化及其温度敏感性

土壤氮矿化(Nitrogen mineralization)是土壤氮循环的重要环节,对土壤氮素供应以及植物生产力的维持具有十分重要的意义。沿中国东北草地样带(Northeastern China Transect, NECT)分别在典型草地、过渡草地及荒漠草地设置了3个实验样地,利用不同温度(5、10、15、20 ℃和25 ℃)和不同水分(30%、60%和90%土壤饱和含水量,Saturated soil moisture, SSM)的室内培养途径,探讨了不同类型草地的土壤氮矿化速率、土壤氮矿化的温度敏感性(Q₁₀)及其主要影响因素。实验结果表明:从典型草地至荒漠草地,土壤全碳、全氮、全磷、微生物生物量碳氮含量均表现为逐渐下降的趋势;类似地,土壤净氮矿化速率、硝化速率也逐渐降低。在20 ℃和60% SSM时,土壤净氮矿化速率表现为典型草地 (0.715 mg N kg^-1 d^-1) > 过渡草地 (0.507 mg N kg^-1 d^-1) > 荒漠草地 (0.134 mg N kg^-1 d^-1);相反,温度敏感性却逐渐升高,温度敏感性与基质质量指数呈负相关。草地类型和水分对于土壤净氮矿化速率、硝化速率具有显著影响,且二者间具有显著的交互效应。包含温度和水分的双因素模型可很好地拟合土壤氮矿化速率的变化趋势(P < 0.0001),二者可共同解释土壤硝化速率92%-96%的变异。土壤氮矿化沿着草地演替呈现出很好的空间格局、并与温度和水分具有密切关系,为解释内蒙古草地空间分布格局提供了理论基础。     

青藏高原高寒草地退化与人工恢复过程中植物群落的繁殖适应对策

以三江源区不同退化程度高寒草甸和不同恢复年限人工草地作为研究对象,通过野外调查与采样、实验室分析,探究了高寒地区退化天然草地与人工恢复草地的植被群落繁殖构件数量变化.结果表明:在群落水平上,天然草地退化和人工草地建植会对植物繁殖构件的数量和生物量产生影响.随着天然草地退化程度的增加,营养枝数量和生物量则明显下降,而繁殖枝的数量和生物量明显升高(P＜0.05);随着人工草地恢复年限的增加,营养枝的数量和生物量逐渐增加,而繁殖枝的数量和生物量则逐渐降低(P＜0.05);随着恢复年限的增加,人工草地繁殖构件的变化逐渐接近未退化天然草地.在功能群水平上,植物繁殖构件数量亦随草地退化程度和人工恢复年限而变化.随着恢复年限的增加,禾本科、莎草科、杂类草的营养枝数量和生物量均呈现显著增加(P＜0.05),而繁殖枝数量和生物量则显著下降,禾本科的繁殖构件数量远远大于莎草科和杂类草;随着退化程度的增加,三大功能群的营养枝枝数和生物量显著增加(P＜0.05),而繁殖枝则呈现相反的趋势.实证了草地退化和人工恢复改变植物群落繁殖分配对策的科学假设,为高寒草地植被恢复重建技术的发展和更新提供理论支撑.     

高寒草地狼毒与阴山扁蓿豆种群的空间格局

不同的格局类型和空间关联性可以反映出干扰状态下天然草地植物种群的资源环境适应对策.采用草地群落学调查与点格局分析方法,分析了祁连山北坡高寒草地优势种群更替过程中狼毒和阴山扁蓿豆种群的空间格局及其种间关联关系.结果表明:随着草地退化程度加剧,狼毒种群地上生物量、密度、植株高度持续增加,空间分布类型由聚集分布转变为非聚集分布,阴山扁蓿豆种群高度逐渐降低,种群密度和地上生物量先增大后减小,空间分布类型由均匀或聚集分布转为随机分布;狼毒和阴山扁蓿豆的空间关联性由显著正关联区间不断增大转为关联性不显著.草地退化过程中群落上层禾草西北针茅种群的衰退以及狼毒和阴山扁蓿豆的植株高度差异,导致了植物对光资源的非对称性竞争,使二者的资源分配策略发生了调整,并影响了空间分布格局和种间关联性.     

内蒙古典型草原马粪分解过程中氮素组分的变化

2008年6月至2009年9月,在野外条件下,采用堆置于地表和埋入地下2种处理方式,研究了内蒙古典型草原马粪分解过程中氮素组分的变化特征.结果表明:2种处理残留马粪中,氨态氮、氨基酸态氮和氨基糖态氮在分解前期(0～90 d)维持较高浓度,后期(330～ 450d)浓度显著降低;酸解未知氮和非酸解未知氮浓度随分解呈升高趋势,分解后期升高幅度更为明显.鲜马粪中,铵态氮是无机氮的主要存在形态,随分解呈逐渐降低趋势;鲜马粪中的硝态氮浓度较低,其在残留马粪中的淋溶损失较低,随分解逐渐累积.马粪埋入地下,对铵态氮以气态氨的挥发过程有显著影响,对其他氮素组分的影响不明显.马粪分解前期,氮素矿化的主要有机氮源为氨态氮、氨基酸态氮和氨基糖态氮,后期主要为酸解未知氮和非酸解未知氮.铵态氮的生物有效性主要体现在马粪分解前期,硝态氮则体现在分解后期.     

天然草地管理措施对植物病害的影响研究进展

放牧、围封、刈割和焚烧是天然草地管理的最主要方式,植物病害是草地生产力的主要限制因素之一,综合考虑生态和经济效益,探讨利用方式对天然草地植物病害的影响,进而采取合理的管理措施,有效降低草地病害危害、提高草地生产力和生态服务功能。分析了放牧、围封和焚烧等草原管理措施对植物病害的影响。放牧对草地植物病害的发生有双重影响,对多数病害而言,放牧可清除草地植被中的病株,减少初侵染源而降低植物病害的发生;但对物理传播的病害,放牧通过家畜传播病原侵染植物,导致病害大面积发生。刈割阻止真菌的进一步侵入与定殖,从而减少草地病害的发生机会;另一方面,刈割形成有利于病原真菌孢子传播的条件,病原真菌通过刈割工具传播到刈割造成的叶片伤口上,为侵入植物体内提供了方便。草地围封增加了植物物种的多度同时降低植物多样性,有利于病害发生。冬末春初植被返青前,焚烧草地可清除枯枝落叶,减少越冬的病原物,降低病害的发生。同时对该领域的研究进行了展望,对今后研究提出了建议。     

粤港两地田间发现夜蛾黑卵蜂与 螟黄赤眼蜂寄生草地贪夜蛾

草地贪夜蛾是新入侵我国的重大危险性害虫,了解野外条件下天敌的发生情况对于挖掘和利用本地天敌资源开展生物防治有重要意义。2019年4月至7月,定期在广州及香港地区的玉米田中开展草地贪夜蛾发生情况调查时,发现野外两种卵寄生蜂寄生草地贪夜蛾。通过分子生物学方法鉴定为夜蛾黑卵蜂和螟黄赤眼蜂,并分别建立实验种群,为人工扩繁及田间应用打下基础,为利用本地天敌开展草地贪夜蛾生物防治提供重要参考。