Mating behaviour of host-specialized and migratory biotypes of the cotton aphid

棉蚜Aphis gossypii Glover种群存在寄主利用和迁飞能力上的明显分化,有棉花型和瓜型、迁飞型和滞留型之分.但是,棉花型与瓜型之间,以及迁飞型与滞留型之间是否能发生交配行为,尚无研究报道.本文在低温和短光照条件下分别诱导棉花型、瓜型、迁飞型和滞留型棉蚜的性蚜,并进行性蚜间的交配行为观察.结果表明,迁飞型和滞留型性蚜间可以发生交配行为,杂交时发生交配行为的个体比率与自交时无显著差异,但是杂交时雄蚜寻找配偶所花的时间要显著长于自交时,并且迁飞型雌蚜(M ♀)与滞留型雄蚜(S♂)杂交时的交配持续时间也显著长于自交时.迁飞型和滞留型棉蚜同型交配容易完成,棉蚜的迁飞型和滞留型已在交配行为上产生了一定的分化.棉花型和瓜型棉蚜的性蚜间可以发生交配行为,并且两品系在正交和反交时雄蚜的寻偶时间与交配持续时间均无显著差异.     

棉蚜在木槿上的扩散迁飞动态

对木槿和棉株上棉蚜自然种群消长动态、扩散及迁飞动态研究表明,木槿上棉蚜两种水平空间格局４月２０ 日～５ 月６ 日一直都是聚集格局,东向方位数量偏多,以株为单位第４ 、第１０ 株偏多,５ 月６ 日后扩散引起了格局变化;天敌中大草蛉与棉蚜数量之间相关,棉蚜与各种天敌总量极相关,天敌对棉蚜种群数量影响程度的顺序关联度显示为龟纹瓢虫＞ 食蚜蝇＞ 大草蛉;４ 月１８ 日～５ 月１６ 日木槿上棉蚜种群增长模型为线性模型;气象因子中前一天的大气相对湿度与木槿上棉蚜成若蚜总有翅率相关显著;大田棉蚜成蚜有翅率与提前２天木槿上棉蚜成蚜有翅率之间极相关．     

棉花型和瓜型棉蚜产生有性世代能力的分化

为了明确寄主专化性是否会影响棉蚜的繁殖策略或生活史对策,采用低温和短光照组合（18℃,L∶D=8∶16）分别对棉花型和瓜型棉蚜进行有性世代的诱导,比较两寄主专化型棉蚜产生有翅蚜、雄性母、雌性母及无翅孤雌蚜的能力。结果表明：两寄主专化型棉蚜在产生有性世代能力上存在显著差异,表现为棉花型棉蚜在诱导后代中产生有翅蚜、雄性母和雌性母的比率显著高于瓜型棉蚜,并且雌、雄性母产生的时间明显早于瓜型棉蚜。瓜型棉蚜在诱导条件下产生无翅孤雌蚜的比率显著高于棉花型棉蚜,并且发现有不产生有性世代的营专性孤雌生殖个体,而在棉花型棉蚜中没有发现。产生性母蚜的棉花型和瓜型棉蚜均可同时产生孤雌胎生后代。寄主型与诱导时间长短对棉蚜有性世代的产生存在交互作用。采集于田间棉花和黄瓜上的棉蚜,也表现为棉花上的易产生有性世代,在诱导的第2代中产生性母蚜的比率显著高于黄瓜上的棉蚜,并且性母蚜比率在诱导的第2代与第3代间无显著差异; 但黄瓜上的棉蚜性母蚜产生比率第3代显著高于第2代。由此推测,棉蚜寄主专化性的形成与生活史特性的分化有关。     

棉蚜对寄主的选择及寄主专化型研究

采用叶片选择法,生命表及EPG技术研究了棉蚜对寄主植物的选择和专化性,结果表明,棉花上生长的棉蚜对棉花,西葫芦和西瓜叶片均具有强选择性,而对黄瓜和南瓜选择性弱,西瓜,南瓜和黄瓜上生长的棉蚜对其原寄主选择性强,而对棉花选择性弱,棉花上的棉蚜转接到黄瓜和南瓜上,其存活率和繁殖力极低,棉蚜的取食行为在黄瓜和马铃薯,黄瓜和棉花之间存在明显的寄主专化型,黄瓜与棉花上的棉蚜相互转接均难成功,而黄瓜和马铃薯上的棉蚜转移具有不对称性。     

棉叶蝉(Empoasca biguttula Shiraki)迁飞的研究

通过冬季田间调查和笼罩饲养、雌成虫卵巢解剖、发育积温和过冷却点等项测定,证实棉叶蝉Empaasca biguttula是迁飞性昆虫,据起飞行为和起飞日节律观察及飞翔力测定,及起飞与环境条件和虫体本身状况的关系、各地棉叶蝉始见日及突增日与天气关系的分析,提出：①棉叶蝉在湖南不能安全过冬,并基本上查明了在华南的主要越冬寄生。②起飞发生于一定季节,有一定日节律,具特定的起 行为,在成虫幼嫩期起飞,雌成虫在羽化后第2天为起飞高峰日。“迁飞型”较长,“居留型”却较短。光照强度、风速、温度及降雨等,对起飞有很大影响。③成虫有明显的异地同期突增现象,并与一定的天气条件相吻合。从此虫远距离迁移的天氯图分析表明,其迁入天气有2个类型：a.迁入Ⅰ型：迁入地区处在冷锋（静止锋）和切变线南部,也处在槽前西南气流中;b.迁入Ⅱ型：迁入地区正处在脊前、槽后的偏北气流中。     

酪蝇交配行为和能力

在(27±1)℃,光周期L∶D=12∶12的条件下对酪蝇Piophila casei L.交配行为及能力进行了研究。结果表明,雌虫在羽化1min后即可交配,而雄虫在羽化30min后进行交配。进一步观察结果表明,羽化后80min的两性成虫交配率最高(90%),成虫一天之中的交配高峰期出现在10∶00—11∶00,次高峰出现在11∶00—12∶00。两性交配持续时间从4～9min不等,以5min为最多(43.3%),6min次之(23.3%)。一般情况下,雌虫一生只交配1次,雄虫从1～7次不等,但以2次为最多(45%),3次的次之(20%)。     

棉蚜迁飞型和居留型及其杂交后代飞行特性的比较研究

为了明确棉蚜种群飞行能力发生分化的遗传基础,本文对春季木槿上有翅棉蚜中的起飞个体和不起飞个体分别进行连续4代次和2代次的起飞特性选择。结果表明,棉蚜的起飞比率和起飞角度特性表现出了明显的选择响应,并筛选出了棉蚜的迁飞型(M)和居留型(S)。通过对棉蚜性蚜的诱导,摸索出了棉蚜性蚜交配及卵孵化的条件。对迁飞型(M)、居留型(S)、迁飞型和居留型的正反交后代（M♀×S♂,S♀×M♂）、夏季木槿上的滞留蚜（H）等5类棉蚜的起飞特性进行了比较研究。结果表明,迁飞型和居留型的正反交后代的起飞比率显著高于居留型,且稍高于迁飞型。迁飞型雌蚜与居留型雄蚜的杂交后代的起飞角度显著高于居留型和夏季木槿上的滞留蚜。居留型产生有翅蚜的比率低于迁飞型及其与居留型的正反交后代。棉蚜的起飞角度、起飞比率及有翅蚜产生能力表现出了较强的遗传效应。平均起飞时间虽然表现出迁飞型雌蚜与居留型雄蚜的杂交后代显著短于迁飞型雄蚜与居留型雌蚜的杂交后代及夏季木槿上的滞留蚜,但与迁飞型和居留型之间却无显著差异,表现出棉蚜起飞时间特性的遗传效应不明显。     

不同生物型棉蚜对夏寄主葫芦科作物的选择

于2008、2009年连续两年采用模拟田间自然扩散法,系统地研究了棉花型棉蚜和甜瓜型棉蚜有翅蚜对11种夏寄主的选择性.结果表明,棉花型棉蚜对杂交葫芦、小西葫芦表现出强选择性及适应性,而对香瓜、黄瓜、西瓜及甜瓜均不选择,或即使选择其若蚜在其上也不能存活;甜瓜型棉蚜对甜瓜、香瓜、南瓜、黄西葫芦、大西葫芦、杂交葫芦等均表现较强选择性,而对棉花及小西葫芦表现不选择.但是,甜瓜型棉蚜在小西葫芦上也能产若蚜并存活.从而证明小西葫芦是两种寄主型棉蚜的共同寄主,有可能成为两者相互转换的桥梁寄主.     

棉花型和黄瓜型棉蚜(Aphis gossypii Glover)的寄主适应性及转移通道

采用寄主转接建立生命表的方法研究了棉花型和黄瓜型棉蚜对不同寄主植物的适应性,以及两寄主型棉蚜是否可通过中间桥梁寄主实现寄主互换的问题。结果表明,两寄主型棉蚜直接互换寄主后,其存活和繁殖力显著下降,表现为棉花型和黄瓜型棉蚜的净增殖率比在原寄主上分别下降980倍和12倍,平均世代寿命缩短5～12d。两寄主型棉蚜均能利用木槿植物,并且适应性没有显著差异。但是两寄主型棉蚜均不能在车前草和大叶黄杨上存活和繁殖后代。西葫芦作物对棉蚜在木槿、棉花和黄瓜寄主上的相互转移起到了重要的桥梁寄主作用。冬寄主木槿上棉蚜可通过甜瓜或西葫芦转移到黄瓜寄主上,棉花和黄瓜上棉蚜也可通西葫芦作物分别转移到黄瓜和棉花作物上,从而形成棉蚜在不同寄主植物间的相互转移通道,造成为害和病毒病的扩张。     

棉花型和瓜型棉蚜形态和生态适应力的分化

棉蚜由于长期在同种或同类植物上生活,形成了多种寄主专化型。本研究以室内长期用单一寄主培养的棉花型和瓜型棉蚜为材料,采用形态测定、生命表技术、对寄主的选择性试验,以及接触刺激等方法,研究了两寄主型棉蚜的形态分化和生态适应力的差异。结果表明,瓜型棉蚜的一些形态特征值（如体长）极显著地大于棉花型个体,但是头宽、口针和各腿节的长度与体长的比值却极显著的小于棉花型个体。采用7个形态指标与体长的比值,可将瓜型和棉花型棉蚜区分开来。在24℃和26℃下瓜型蚜的净增殖率（R₀）极显著地高于棉花型蚜。27℃和32℃显著缩短了瓜型蚜的平均世代长度,而对棉花型蚜无影响。棉花型蚜对接触刺激的反应比瓜型蚜敏感。两寄主型蚜对寄主的选择能力表现为瓜型蚜显著强于棉花型蚜。因此,两寄主型棉蚜存在明显的形态和生态适应力的分化。     

棉花型和黄瓜型棉蚜对寄主植物的适合度

采用寄主转换建立生命表及触角电位 (EAG)方法比较了棉蚜两寄主专化型 (棉花型和黄瓜型 )对不同夏季作物的适合度。结果表明 ,棉花型蚜转到黄瓜上及黄瓜型蚜转接到棉花上均不能正常产仔繁殖和建立种群。两种蚜型均不能在茄子和苋菜上建立种群。黄瓜型蚜能在豇豆上建立种群 ,但棉花型蚜不能 ,表现出两种寄主型棉蚜对夏寄主利用上存在显著差异。受棉蚜为害 12～ 36 h后的黄瓜或棉花植株仍不适合于棉花型或黄瓜型蚜 ,表现出黄瓜型蚜不能在被棉花型蚜为害过的棉株上正常存活和繁殖 ,棉花型蚜也不能在被黄瓜型蚜为害过的黄瓜苗上存活和繁殖。两种寄主型蚜对不同寄主叶片丙酮提取物的触角电位表明 ,黄瓜型蚜对棉花、哈密瓜和马铃薯叶片提取物的反应显著强于棉花型蚜 ,而对黄瓜和甜瓜叶片提取物的反应上两种蚜型差异不显著。文中同时对棉花型和黄瓜型棉蚜产生的生态机制进行了讨论。     

棉蚜寄主专化型及其形成的行为机理

通过生活在甜瓜和棉花上的棉蚜Aphisgossypii Glover的行为,研究棉蚜的寄主专化型及其形成的行为机理。生物学观察显示： 两类棉蚜在寄主植物相互交换以后,定居数显著减少,棉花蚜型棉蚜的繁殖系数及若虫存活率显著下降,说明棉蚜存在甜瓜蚜型和棉花蚜型两种寄主专化型。通过刺探电位技术研究棉蚜的取食行为,以探索其寄主专化型形成的行为机理。结果表明： 甜瓜蚜型棉蚜在棉花上的取食行为容易被中断,但其口针定位韧皮部的能力并没有显著削弱;而棉花蚜型棉蚜在甜瓜上的取食行为受到更大的影响,口针无法顺利定位至韧皮部,并在2 h内根本无法在筛管内取食。生物学观察和EPG取食行为分析都显示： 与甜瓜蚜型棉蚜相比,棉花蚜型棉蚜对寄主的要求更严格-寄主专化程度更高,对寄主的利用率更高。     

不同类型棉田棉蚜种群动态研究

根据华北棉区8种不同时空类型棉蚜种群密度调查结果,分析和比较了不同播种时间、间套作及免耕措施对棉蚜种群密度的影响。     

Changes in photosynthetic and transpiration rates of cotton leaves infested with the cotton aphid, Aphis gossypii: Unrestricted infestation

The influence of aphid, Aphis gossypii, feeding on photosynthesis and transpiration in cotton plants was investigated under greenhouse conditions. Four population densities of 0, 5, 10, and 25 aphids were used to infest individual cotton leaves. Gas exchange rates were determined for single attached cotton leaves after 9, 18, and 27 days of aphid infestation. Aphid feeding changed photosynthetic rates and transpiration rates. These changes were proportional to the number of aphids and the length of infestation period. Photosynthetic rates were significantly reduced in infested leaves with 25 aphids over 18 days, whereas significant reduction in photosynthetic rates was recorded within 27 days in infested leaves with 5, 10, and 25 aphids in comparison to their respective control. Initial population of 10 aphids increased significantly the transpiration rate of infested leaves over 9 and 27 days. Leaves of plants with 25 aphids had significantly greater transpiration rate than the control at all times.     

棉蚜抗氧化乐果品系及敏感品系羧酸酯酶性质的比较

在室内用氧化乐果逐代筛选的棉蚜抗性品系,相对于敏感品系的抗性倍数是17。用α-乙酸萘酯（α-NA）、α-丁酸萘酯（α-NB）、α-磷酸萘酯（α-NP）和β-磷酸萘酯（β-NP）作底物比较研究了氧化乐果抗性和敏感品系棉蚜Aphis gossypii羧酸酯酶的比活力、米氏常数（K_m）和最大反应速度V_max）等有关的动力学常数。以α-NA和α-NB作底物时,抗性品系棉蚜的比活力显著低于敏感品系的;以α-NP和β-NP作底物时,两个品系棉蚜的比活力、K_m和V_max没有明显差异。用α-NA、β-NA作底物染色做酯酶同工酶电泳,抗性品系棉蚜的酯酶同工酶染色比敏感品系棉蚜的浅。     

龟纹瓢虫在棉株上对棉蚜的搜索与捕食行为

研究了龟纹瓢虫在棉花上对不同密度、不同空间分布、不同来源棉蚜的搜索与捕食行为.结果表明,龟纹瓢虫对棉蚜的搜索活动随棉蚜密度增加而下降;当棉花上有充足的棉蚜时,瓢虫主要搜索和捕食棉花上部的棉蚜,很少捕食棉花中部的棉蚜,极少捕食下部的棉蚜;瓢虫对棉花不同部位上分布的2种不同来源的棉蚜捕食量没有差异;但当棉花上部主要为美9101棉花棉蚜时,瓢虫的搜索活动明显下降.龟纹瓢虫的捕食行为与蚜虫密度和空间分布密切相关.     

用微卫星引物PCR分析棉蚜不同蚜型的DNA多态性

用微卫星引物PCR方法, 对棉蚜Aphis gossypii干母、干雌、孤雌蚜(有翅迁飞孤雌蚜和无翅孤雌蚜)、性母、性雌蚜和雄蚜的DNA多态性进行分析。 结果表明：① 棉蚜的有性蚜型和无性蚜型之间在遗传上有较大的差异; ② 性母与性雌蚜和雄蚜的遗传关系都十分接近,说明同一性母既产性雌蚜,也产雄蚜;③ 干母和干雌的遗传关系很近, 但孤雌蚜已与二者有分化。