红火蚁及其他两种蚂蚁毒腺细菌鉴定与多样性分析(英文)

【目的】本研究旨在分析红火蚁Solenopsis invicta毒腺细菌群落多样性,并与热带火蚁Solenopsis geminata和聚纹双刺猛蚁Diacamma rugosum比较毒腺细菌群落差异。【方法】采用Illumine Hiseq 2500测序平台对红火蚁(工蚁、有翅蚁和蚁后)、热带火蚁(工蚁)及聚纹双刺猛蚁(工蚁)毒腺细菌群落16S rRNA基因V3-V4区测序,基于测序数据进行生物信息学分析。【结果】变形菌门(Proteobacteria)在红火蚁工蚁、有翅蚁和蚁后以及热带火蚁工蚁毒腺中占优势,而厚壁菌门(Firmicutes)在聚纹双刺猛蚁工蚁毒腺中占优势。与红火蚁工蚁和有翅蚁相比,柔壁菌门(Tenericutes)在红火蚁蚁后毒腺中更丰富。广州红火蚁蚁后毒腺中假单胞杆菌Pseudomonas相对丰度显著高于其在有翅蚁及工蚁中的。螺原体Spiroplasma相对丰度在热带火蚁毒腺中显著高于在聚纹双刺猛蚁工蚁毒腺中的。毒腺中细菌多样性分析发现,芽孢杆菌属Bacillus和乳酸杆菌属Lactobacillus在广西红火蚁工蚁中的相对丰度显著高于在广州红火蚁工蚁中的。然而,乳酸杆菌属细菌在聚纹双刺猛蚁工蚁毒腺中的相对丰度显著高于广西的热带火蚁工蚁毒腺中的。【结论】毒腺细菌组成和多样性在3种不同种类蚂蚁工蚁和红火蚁不同品级中存在差异。     

华南地区典型生境中红火蚁觅食行为及工蚁召集规律

观察研究了华南地区几种典型生境中红火蚁对不同类型食物的觅食行为和工蚁召集动态规律。研究结果表明红火蚁觅食行为存在搜寻、召集及搬运等主要过程。不同生境中红火蚁对食物的搜寻时间存在一定差异,荔枝园中搜寻时间明显长于其它生境;荔枝园、荒地、路边生境中红火蚁对蜂蜜的搜寻时间明显长于其它几种食物;同一生境中红火蚁对不同重量的同种食物搜寻时间无明显变化。发现食物后召集的工蚁数量随着时间延长呈现不断增加的趋势,对于较大的食物一般30min左右召集的工蚁数量达到最大,之后趋于稳定并逐渐减少,而对于可以直接搬动的食物发现后15min左右群体召集数量达到最大并很快将其搬走。召集工蚁数量与发现后时间的关系符合二次非线性方程,建立了火腿肠、花生油和蜂蜜等食物上红火蚁工蚁召集数量与发现时间的关系模型,分别为Na=4183.91e^-0.0327T-4231.48e^-0.0346T,Na=3253.78e^-0.0233T-3314.59e^-0.0271T,Na=117.97e^-0.0131T-163.93e^-0.0808T。对于不同食物红火蚁发现后召集的最大工蚁数量间有明显差异,其中花生油上最大,平均为176．3头,火腿肠上次之,为90．4头,蜂蜜上最少,为68．0头。对于不同重量的同种食物,工蚁的召集动态规律较为一致,发现食物后25-30min左右工蚁的召集数量均达到最大值,之后缓慢减少,发现食物后时间长度和食物上工蚁数量也符合房室模型函数Na=c1×exp（-c2T）-c3×exp（-c4T）。同种食物不同重量之间同一时间召集的工蚁数量存在较大差异,呈随食物重量增大而增大趋势。不同生境中对相同质量同种食物工蚁召集数量动态总体变化规律相近,但在发现食物后工蚁数量增长的速度和最大召集工蚁的数量存在明显差异,以路边工蚁数量增长最快、工蚁总数最多,苗圃次之,荔枝园、荒地中工蚁增长速度均较低。红火蚁对不同食物种类切割、搬运耗时存在很大差异,搬运完0．5g的火腿肠需要26．23h,而黄粉虫幼虫（重量约为0．1g）仅为15．6min。不同生境中红火蚁对相同重量同一种食物的搬运耗时也不同,荔枝园要长于其它生境。     

红火蚁与热带火蚁间的干扰竞争

【目的】为了探讨入侵火蚁在我国成功定殖及其之间的竞争机制。【方法】运用行为学方法研究红火蚁Solenopsis invicta(Buren)和热带火蚁Solenopsis geminata(Fabricius)在个体水平和群体水平上的攻击性、攻击手段及合作能力。【结果】一对一攻击试验中,红火蚁和热带火蚁之间攻击级别多集中在3级,两种入侵蚂蚁间以相互威胁为主;红火蚁大型工蚁与热带火蚁兵、工蚁间最为好斗,其攻击级别达到4级的比例最高,分别为33.04%、37.92%。热带火蚁兵蚁与各型红火蚁间攻击强度差异不显著;热带火蚁工蚁与红火蚁小型工蚁之间的攻击性最强,其攻击性(3.49)显著高于热带火蚁工蚁与红火蚁大、中型工蚁的攻击性(3.32和2.97)。在攻击手段上,3级打斗时各型红火蚁更倾向以物理攻击主动威胁热带火蚁,而热带火蚁兵、工蚁会采取多种方式主动攻击红火蚁,双方皆以躲避应对为主;4级打斗时两种火蚁主要以混合攻击为主动或应对手段。群体攻击试验显示,红火蚁群体间攻击强度和合作性会随着群体数量的增加而显著增加,热带火蚁合作性较差,其群体对抗红火蚁的优势仅仅是由于个体数量的增加。【结论】红火蚁比热带火蚁具有更强的竞争优势。研究结果为入侵蚂蚁间不对称竞争机制和长期群落替代的内在原因提供理论基础。     

西双版纳入侵长足捷蚁与土著黄猄蚁的种间竞争

【目的】入侵物种能够通过竞争影响本地物种的种群,从而影响入侵地的生物多样性。长足光捷蚁Anoplolepis gracilipes是全球最具破坏力的入侵蚂蚁之一。本研究旨在明确西双版纳地区入侵长足捷蚁与土著优势种蚂蚁黄猄蚁Oecophylla smaragdina之间的竞争关系。【方法】通过野外调查和室内控制试验相结合的方法,观察和对比分析长足捷蚁和黄猄蚁的体型大小,雾凉季和雨季的巢穴外觅食活动规律,觅食能力(搜寻食物的时间、在觅食时间内召集的最大工蚁数),打斗行为(不同打斗组合的攻击强度和死亡率)以及对饥渴的耐受性(无食物和水分供应时平均存活时间和存活率随时间的变化)。【结果】长足捷蚁工蚁体长(3.66±0.06 mm)显著小于黄猄蚁工蚁(8.27±0.16 mm)。在雾凉季时,长足捷蚁具有比黄猄蚁更长的觅食活动时间;而在雨季时,两种蚂蚁均在下午温度较高时段觅食活动的个体数量减少。苹果、蜂蜜和火腿肠3种食物作为诱饵时,长足捷蚁具有更快搜寻食物的能力,4~8 min便能找寻到食物,而黄猄蚁需要8~21 min才能找寻到食物,此外在寻找到食物后,长足捷蚁也有更快召集同伴的能力。在人工控制试验中,1头长足捷蚁和1头黄猄蚁同时存在时主要以不攻击和低强度攻击为主,而当两种蚂蚁中的任意其中一种的个体数量增加到5头时,攻击强度会显著增加,两种蚂蚁均存在种间协作行为。在饥渴状态下,两种蚂蚁工蚁的平均存活时间差异不显著,但长足捷蚁最长存活120 h,黄猄蚁最长存活96 h。【结论】在西双版纳地区,长足捷蚁相较于土著黄猄蚁具有更强的觅食的能力,雾凉季觅食活动时间更长,暗示长足捷蚁可能具有较强的温度适应能力。有必要加强对这一入侵蚂蚁的研究,并密切关注其种群在该地区的发展。     

亚致死浓度赤藓糖醇对红火蚁工蚁觅食和弃尸行为的影响

红火蚁是国际上最具危险性外来害虫之一,已入侵华南地区并造成严重危害。为弄清潜在杀虫剂赤藓糖醇在亚致死浓度下对红火蚁的影响,本研究使用0.05 g/mL赤藓糖醇水溶液喂食室内蚁群24 h,观察了工蚁的觅食行为和弃尸行为的变化。结果显示,取食赤藓糖醇后工蚁发现食物时间约为5 min,而取食10%蔗糖水后发现食物时间缩短到2 min以内;取食赤藓糖醇后工蚁招募速度和食物搬运效率也显著低于对照。取食赤藓糖醇后工蚁发现尸体时间和弃尸速度变化显著,发现尸体时间由对照的3.45 min延长至8.13 min,开始丢弃尸体时间由20 min延长至37.5 min,丢弃完所有尸体耗时由3.08 h增大至5.37 h。亚致死浓度赤藓糖醇显著降低了红火蚁工蚁觅食和弃尸能力。     

荒草地和荔枝园生境短期入侵的红火蚁与黑头酸臭蚁种间的干扰竞争

【背景】红火蚁入侵后对新发生地区生物多样性的影响及与土著物种的关系是入侵生物学研究的重点之一,解释红火蚁与类似生态位的土著蚂蚁的关系对全面了解该蚁入侵的生态学效应具有重要意义。【方法】通过野外模拟设置蚁巢,观察、记录距离红火蚁和黑头酸臭蚁蚁巢30 cm处诱集到的黑头酸臭蚁工蚁在红火蚁入侵前、入侵中及移除后的数量变化,研究短期入侵红火蚁实验种群与荒草地和荔枝园黑头酸臭蚁间的干扰竞争。【结果】红火蚁实验种群短期入侵对荒草地生境黑头酸臭蚁的干扰较明显,而对荔枝园生境黑头酸臭蚁的干扰较小;红火蚁未入侵荒草地生境黑头酸臭蚁受干扰最明显,移除红火蚁20 min后,处理诱饵上召集的黑头酸臭蚁数量才与入侵前差异不显著;红火蚁未入侵荔枝园生境黑头酸臭蚁受干扰最小,移除红火蚁仅5 min后,处理诱饵上黑头酸臭蚁数量就恢复到入侵前,甚至超过入侵前数量。【结论与意义】红火蚁入侵对黑头酸臭蚁的觅食行为存在较大的干扰抑制作用,其影响程度与生境的复杂性有着密切关系。研究结果可为了解红火蚁入侵的生态学效应提供证据。     

红火蚁觅食活动的气象因子相关性及其等级划分

[背景]气象因子是制约害虫种群动态的重要因素,也是昆虫觅食活动的影响因子。【方法】通过系统的田间调查分析了红火蚁在华南地区的觅食活动年变动规律及其与气象因子的关系。[结果]红火蚁在12和1月份时觅食活动最弱,3—6月出现一个觅食高峰,在下半年的9—11月出现另一个高峰,7、8月份受高温的影响觅食活动有一定程度的回落现象。红火蚁工蚁觅食活动的年变化规律又因不同生境类型呈现一定的差异。相关分析结果表明,红火蚁觅食工蚁数与降水量、月平均气温、月最低气温、月最高气温、月最小相对湿度呈正相关,而与月平均气压呈负相关,且各相关性均达显著水平。逐步回归分析表明,月平均气温、日照时数、月最低气温综合影响红火蚁觅食活动的变化。其中,月平均气温可以作为一个非常重要的直接影响红火蚁觅食活动的参数。对荔枝园内全年红火蚁觅食活动进行分级,对方程进行求导得到红火蚁在荔枝园中觅食活动的5个活动级别所对应的月平均温度、日照时数和月平均最低气温实际临界值。[结论与意义]气象因子与红火蚁的觅食活动存在密切的相关性,研究结果可为红火蚁的监测与控制提供依据。     

红火蚁对蚁运植物种子影响的研究概况

自然界中蚂蚁与蚁运植物的互惠关系是一种普遍的现象。蚁运植物种子的油质体是两者发生联系的纽带,它能为蚂蚁提供营养物质,且蚂蚁在消耗油质体的同时,搬运并散布了种子。红火蚁是近年来在华南地区严重发生的一种入侵性蚂蚁,能在短时间内迅速发展成为优势种,造成入侵地生物多样性降低和生态单一化,是世界范围内最具危险的社会性昆虫之一。由于该入侵蚂蚁极具侵略性、觅食能力强、种群庞大等特点,对蚁运植物具有深远的影响。为了深入、全面地了解红火蚁对蚁运植物种子的影响,本文综述了红火蚁对蚁运植物种子油质体的喜好及搬运行为,以及对蚁运植物种子的直接影响(搬运、取食、划痕或毁坏)及间接影响(排挤本地蚂蚁),最后展望了未来红火蚁对蚁运植物影响的研究方向。     

茚虫威在红火蚁工蚁间的横向接触传导效应

【背景】红火蚁是我国重要的外来入侵害虫。利用其相互清洁和交哺行为等社会性昆虫特有的生活习性,使杀虫剂在巢群内传导,可以达到全巢药剂控制的目的。然而,有关茚虫威在红火蚁巢群内的传导效应尚未见有详细报道。【方法】采用供药蚁/受药蚁模型,研究了药剂剂量、供药蚁—受药蚁比例、处理时间对茚虫威在红火蚁工蚁间横向传毒的影响。【结果】剂量越高,受药蚁的死亡率越高,25 ng·头-1处理组受药蚁死亡率为14.1%~70.0%,而50 ng·头-1处理组的受药蚁死亡率最高可达100%;供药蚁—受药蚁比例显著影响茚虫威的传毒,比例为1∶1时,50、100、250、500 ng·头-1处理组受药蚁死亡率可达100%;随着时间延长,受药蚁的死亡率升高,但在12 h后,供药蚁死亡率最高仅为8.0%,表明茚虫威具缓效特性。【结论与意义】本研究明确了在红火蚁工蚁间茚虫威横向传毒的剂量、时间和供药蚁—受药蚁比例的效应,为应用该药剂提供了依据。     

四种农药两种处理方法对红火蚁工蚁作用的室内筛选

【目的】为探讨及筛选对红火蚁Solenopsis invicta Buren工蚁高效低毒的药剂,以应用于红火蚁的化学防治。【方法】本试验采用胃毒、药膜法测定阿维菌素、甲维盐、辛硫磷、高效氯氰菊酯4种农药对红火蚁工蚁的室内毒力测定。【结果】辛硫磷对红火蚁工蚁的胃毒LC_(50)值最小,为3.42×10~(-4)mg/m L;而甲维盐对红火蚁工蚁的触杀LC_(50)值最小,为2.56×10~(-5)mg/m L。【结论】红火蚁工蚁对辛硫磷、甲维盐较为敏感。甲维盐作为以阿维菌素为原料经过化学修饰而得到的一种高效杀虫剂,利用红火蚁"交哺习性"进行传毒,作为胃毒饵剂具有较好的前景。     

Arthropod prey of imported fire ants (Hymenoptera: Formicidae) in Mississippi sweetpotato fields

The red imported fire ants, Solenopsis invicta (Buren), are generally considered pests. They have also been viewed as beneficial predators feeding on other insect pests of various agroecosystems. This study documents the foraging habits of fire ants in a sweetpotato field in Mississippi. Fire ant foraging trails connecting outside colonies to a sweetpotato field were exposed and foraging ants moving out of the field toward the direction of the colony were collected along with the solid food particles they were carrying. The food material was classified as arthropod or plant in origin. The arthropod particles were identified to orders. Fire ant foragers carried more arthropods than plant material. Coleoptera and Homoptera were the most abundant groups preyed upon. These insect orders contain various economically important pests of sweetpotato. Other major hexapod groups included the orders Hemiptera, Diptera and Collembola. The quantity of foraged material varied over the season. No damage to sweetpotato roots could be attributed to fire ant feeding. Imported fire ant foraging may reduce the number of insect pests in sweetpotato fields.     

室内饲养的红火蚁工蚁毒腺生物碱含量动态分析

【目的】分析红火蚁 Solenopsis invicta 工蚁在室内长时间饲养时,体内生物碱主要成分的含量变化。【方法】每10 d取0.5 g红火蚁工蚁用正己烷溶剂浸提48 h,浸提液通过硅胶柱分离,经气相色谱（GC）和气相色谱 质谱联用仪（GC-MS）鉴定其生物碱的主要成分,并用外标法测其生物碱各个主要成分的含量。【结果】红火蚁工蚁体内生物碱主要成分为9种顺式生物碱和5种反式生物碱,并测出90 d内这14种化合物在红火蚁工蚁体内的含量变化。其中,反式生物碱2-甲基-6-（4′-十三烯）哌啶的含量最高,第1天为3 391.57 μg/g,90 d后为556.70 μg/g;顺式生物碱2-甲基-6-十五烷基哌啶的含量最低,第1天为10.27 μg/g,90 d后为2.93 μg/g。【结论】红火蚁工蚁在室内长时间饲养时,体内生物碱的含量开始时持续下降,当生物碱含量下降到一个极低的水平后,基本不再变化,处于平衡状态。结合室内饲养时红火蚁工蚁死亡情况,可推测出当红火蚁蚁巢中生物碱含量很低时,蚁巢中体型较大的工蚁数量会比较少。     

红火蚁弃尸堆的食物结构

通过对红火蚁弃尸堆进行收集、整理、鉴定和分析,研究了自然条件下华南地区典型生境中红火蚁食物结构的季节性变化.结果表明:红火蚁弃尸堆中主要包括了8个目的昆虫和种子共41个种类.其中鞘翅目Coleoptera昆虫的出现频率最高,在4个生境荔枝园、苗圃、荒地、公路路边中分别为69.05%、41.7%、51.8%和66.67%;同翅目Homoptera昆虫出现频率最低,只在荒地中发现占1.20%.其余依次为膜翅目Hymenoptera(14.92%)、半翅目Hemiptera(11.96%)、种子(11.66%)、直翅目Orthoptera(2.08%)、鳞翅目Lepidoptera(0.60%)、等翅目Isoptera(0.60%)和蜻蜓目Odonata(0.60%).弃尸堆中的昆虫碎片以成虫为主,蛹和幼虫较少.不同生境弃尸堆内红火蚁觅食对象的种类虽然较为接近,但在组成与数量上存在差异,其相似度不高.弃尸堆中红火蚁觅食对象的种类和碎片数随着时间呈现明显的变动,上半年的4、5月份和下半年9、10月份红火蚁的觅食到的对象多样性丰富,这两个阶段属于觅食活跃期.     

西方蜜蜂采集蜂上颚腺中高表达基因的筛选与表达分析

【目的】本研究旨在筛选西方蜜蜂Apis mellifera采集蜂上颚腺中高表达基因,为进一步筛选和研究蜜蜂采集行为相关基因提供依据。【方法】基于前期测序的西方蜜蜂5种不同职能工蜂(3日龄工蜂、10日龄哺育蜂、10日龄采集蜂、21日龄哺育蜂和21日龄采集蜂)上颚腺转录组数据,筛选采集蜂上颚腺的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),并对这些DEGs进行GO和KEGG分析;qRT-PCR检测随机选取的8个DEGs在10日龄哺育蜂和10日龄采集蜂上颚腺以及两个关键DEGs(Δ-1-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因Amp5cs和细胞色素P450 9e2基因CYP9Q3)在工蜂不同发育时期和采集蜂各组织中的表达量。【结果】筛选到22个DEGs在21日龄采集蜂上颚腺中的表达量显著高于在3日龄工蜂、10日龄哺育蜂和21日龄哺育蜂上颚腺中的表达量,同时在10日龄采集蜂上颚腺中的表达量也显著高于在10日龄哺育蜂上颚腺中的表达量。GO和KEGG富集分析显示这些DEGs主要富集在胆固醇代谢、半乳糖代谢、淀粉和蔗糖代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、细胞凋亡-果蝇、氨基酸生物合成等方面。qRT-PCR结果表明,8个DEGs(LOC100576395, LOC411983, LOC410235, LOC725581, LOC410527, LOC406131, LOC408453和LOC410253)的表达模式与转录组数据的表达模式一致;2个关键DEGs Amp5cs和CYP9Q3在工蜂各发育阶段均有表达,且在采集蜂中表达量最高;Amp5cs在采集蜂腹、胸、上颚腺和触角中高量表达,P450 9e2在采集蜂触角 和足中表达量显著高于在其他组织中的。【结论】本研究在减小日龄因素干扰下筛选了西方蜜蜂采集蜂上颚腺中22个高表达的DEGs,这些DEGs可能主要参与采集蜂上颚腺生理发育以及能量供应、外源性物质解毒、花蜜转化等代谢通路,进而影响蜜蜂的采集行为。这些结果为西方蜜蜂上颚腺的功能研究提供理论参考,同时也为采集力强的新品种培育奠定了基础。     

中国和美国红火蚁毒腺生物碱组分的比较分析

【目的】比较两个入侵地红火蚁Solenopsis invicta毒腺生物碱成分及相对含量的地区间差异。【方法】以在中国广东省惠州、 广州、 深圳、 东莞、 珠海和美国阿拉巴马州采集的红火蚁工蚁为材料, 用正己烷溶剂浸提48 h获得浸提液, 将浸提液进行硅胶柱层析分离, 用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）分析其所含的生物碱成分及其相对含量。【结果】红火蚁毒腺生物碱含顺式生物碱组分和反式生物碱组分。通过总离子图对比, 得到了7种顺式生物碱、 8种四氢吡啶和7种反式生物碱, 并计算得到这些组分的相对百分含量。【结论】中国广东省5个地区红火蚁生物碱组成无差别, 相对含量略有差异, 惠州种群和深圳种群差别最大, 其他地区间没有差别。中美两国入侵地的红火蚁种群生物碱成分种类无差别, 其各个组分之间相对含量略有差异, 美国阿拉巴马州种群与中国深圳种群各组分相对含量差别最大, 与中国广州种群差别最小。另外, 在检测的中国广东样品中, 只确认了红火蚁的存在, 提示杂合蚁与黑火蚁还未传入中国。     

The short-term regulation of foraging in harvester ants

In the seed-eating ant Pogonomyrmex barbatus, the return ofsuccessful foragers stimulates inactive foragers to leave thenest. The rate at which successful foragers return to the nestdepends on food availability; the more food available, the morequickly foragers will find it and bring it back. Field experimentsexamined how quickly a colony can adjust to a decline in therate of forager return, and thus to a decline in food availability,by slowing down foraging activity. In response to a brief, 3-to 5-min reduction in the forager return rate, foraging activityusually decreased within 2–3 min and then recovered within5 min. This indicates that whether an inactive forager leavesthe nest on its next trip depends on its very recent experienceof the rate of forager return. On some days, colonies respondedmore to a change in forager return rate. The rapid colony responseto fluctuations in forager return rate, enabling colonies toact as risk-averse foragers, may arise from the limited intervalover which an ant can track its encounters with returning foragers.     

Foraging behavior and recruitment of red imported fire ant Solenopsis invicta Buren in typical habitats of South China

The foraging behavior consisted of three steps: searching, recruitment and transportation. Searching time was different for different foods; searching time for honey was longer than that for any other food tested. It was also affected by habitats with the searching time of fire ants in a litchi orchard being significantly longer than that for other habitats (p<0.01). However, the weight of the food had no obvious effect on the searching time. The recruitment of fire ant workers during foraging was regular, and there was a strong relationship between the number of recruited workers and the transportation time. When the food was too heavy to transport immediately into the nest, the number of recruited workers was maximum at 30 min after the food was initially found. For smaller sized food sources maximum recruitment of workers was possible at a shorter time and the food was more rapidly transported back to the nest. For different foods, the dynamics of recruitment were similar although the number of recruits was different. The weight of the food and the habitats also deeply affected the time spent on transportation.     

Foraging behavior and recruitment of red imported fire ant Solenopsis invicta Buren in typical habitats of South China

The foraging behavior consisted of three steps: searching, recruitment and transportation. Searching time was different for different foods; searching time for honey was longer than that for any other food tested. It was also affected by habitats with the searching time of fire ants in a litchi orchard being significantly longer than that for other habitats (p<0.01). However, the weight of the food had no obvious effect on the searching time. The recruitment of fire ant workers during foraging was regular, and there was a strong relationship between the number of recruited workers and the transportation time. When the food was too heavy to transport immediately into the nest, the number of recruited workers was maximum at 30 min after the food was initially found. For smaller sized food sources maximum recruitment of workers was possible at a shorter time and the food was more rapidly transported back to the nest. For different foods, the dynamics of recruitment were similar although the number of recruits was different. The weight of the food and the habitats also deeply affected the time spent on transportation.