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。     

棉蚜唾液蛋白C002基因克隆及在棉蚜不同寄主专化型中的表达分析

C002是蚜虫取食过程中的一种十分重要的水溶性唾液蛋白。本研究从棉蚜的转录组数据中,克隆得到棉蚜C002基因的c DNA序列(Gen Bank登录号:AHX71991.1)。C002基因的开放阅读框全长为641 bp,编码213个氨基酸,推测其蛋白质的分子质量为24.1 k Da,等电点为9.06,具有由24个氨基酸组成的信号肽。运用荧光定量PCR技术,分析棉花型棉蚜和黄瓜型棉蚜的时间表达谱,结果表明,C002基因在两种寄主专化型棉蚜生长发育的早期阶段表达量均较高。将棉花型棉蚜和黄瓜型棉蚜分别转接到西葫芦后,C002基因的表达量在转接前后无显著变化,说明C002基因在棉蚜适应寄主过程中并没有起到关键性作用。     

蚜虫寄主专化型及其成因

综述了蚜虫寄主专化型产生的可能原因。蚜虫寄主专化型的形成在生态学水平上主要与蚜虫对寄主的选择识别能力、天敌作用、其他共生（共存）生物作用、抗药性等有关;并且具有一定的遗传基础,主要表现在蚜虫体内酶系的变化、染色体变异、有性繁殖中同型交配行为及种群的遗传分化上。但是对某种寄主专化型蚜虫而言,其具体的成因尚不明确。     

5个棉蚜组织蛋白酶B基因克隆及在不同寄主专化型中的表达分析

昆虫组织蛋白酶B在昆虫代谢中发挥着重要作用。本研究从棉蚜Aphis gossypii Glover的转录组数据库中挑选Cath B并克隆得到全长cDNA序列,使用qRT-PCR分析这些基因在不同寄主专化型棉蚜不同龄期中的相对表达量。通过分析棉蚜体内5个高表达组织蛋白酶B基因不同发育阶段的表达谱,比较了不同专化型棉蚜在寄主转换之后的表达差异。研究发现,这5个基因在不同龄期不同寄主上均表达。棉花型棉蚜在棉花寄主上不同基因间的表达各不相同。黄瓜型棉蚜在黄瓜Cucumis sativus L.上AgCb-1、AgCb-2、AgCb-3基因均在成蚜时期表达量相对较高,AgCb-4、AgCb-5基因表达量则与之相反。分别将棉花型棉蚜和黄瓜型棉蚜转接到西葫芦Cucurbita pepo L.上后,棉花型棉蚜AgCb-1、AgCb-4基因和黄瓜型棉蚜AgCb-1、AgCb-2、AgCb-3基因均在成蚜不同时期的表达量显著大于转接前。结果表明：AgCb-1、AgCb-2、AgCb-3、AgCb-4、AgCb-5基因表达量伴随着棉蚜的生长发育以及寄主的转换,表现出不同的差异。说明组织蛋白酶在棉蚜对寄主植物的适应性过程中可能发挥作用。     

寄主型和迁飞型棉蚜的交配行为

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。     

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.     

三个棉蚜谷胱甘肽-S-转移酶(GST)基因克隆及在不同寄主专化型中的表达分析

【目的】明确棉蚜Aphis gossypii Glover体内3个高表达谷胱甘肽-S-转移酶(GST)基因不同发育阶段的表达谱,并比较它们在不同寄主专化型棉蚜中的表达差异。【方法】从棉蚜的伏蚜和苗蚜转录组数据库中挑选GSTs并克隆得到全长cDNA序列,使用qRT-PCR分析这些基因在不同寄主专化型棉蚜不同龄期中的相对表达量。【结果】克隆到3个高表达的GSTs基因,分别命名为AgoGST-s1(GenBank登录号:MN688789)、AgoGST-d1(GenBank登录号:MN688790)、AgoGST-d2(GenBank登录号:MN688791)。这3个基因在不同龄期均表达,不同发育阶段的表达谱基本一致,表达量呈现从低到高的变化趋势。AgoGST-s1基因在各个发育阶段相对表达量的变化幅度较小,而AgoGST-d1、AgoGST-d2的变化幅度较大。对比两种寄主专化型棉蚜相同龄期时的表达情况发现,黄瓜型棉蚜中GSTs基因的表达量在大部分龄期都高于棉花型棉蚜。【结论】AgoGST-s1、AgoGST-d1、AgoGST-d2基因表达量伴随棉蚜生长发育变化趋势明显,在不同寄主专化型棉蚜体内的表达量存在差异,可能与棉蚜对寄主植物的适应性有关。     

利用脂肪酸生物标记对尖镰孢寄主专化型的快速鉴定

尖镰孢寄主范围广、遗传差异大,其种下存在多种寄主专化型。对尖镰孢寄主专化型的快速鉴定可为科学制定植物病害防控策略提供依据。利用Sherlock MIS脂肪酸鉴定系统对分离自番茄、棉花、黄瓜、茄子等4种寄主专化型的18株尖镰孢进行脂肪酸成分测定,共检测到10种脂肪酸。运用SPSS软件中的PCA法对被检测到的脂肪酸进行主成分分析,确定了18:1CIS9（W9）[X1],18:2 CIS 9,12/18:0a[X2]和18:00[X3]等3个脂肪酸为其主成分。利用Bayes逐步判别法建立了尖镰孢4种不同寄主专化型判别模型为Y1=-157.750+2.809X1+3.391X2+8.099X3;Y2=-178.343+0.586X1+7.587X2- 0.214X3;Y3=-129.132+2.749X1+4.163X2+4.476X3;Y4=-201.307+2.016X1+7.345X2+2.400X3。通过对43株未知寄主专化型菌株主成分脂肪酸的测定,利用判别法对尖镰孢进行判定,结果发现有40株与原寄主来源一致,判对率达93%。表明脂肪酸生物标记法可用于尖镰孢寄主专化型的快速鉴定。     

豇豆轻斑驳病毒CPMMV感染菜豆对B型烟粉虱寄主选择和生物学特性的影响

豇豆轻斑驳病毒（Cowpea mild mottle virus,CPMMV）的流行与其媒介昆虫烟粉虱Bemisia tabaci密切相关,但CPMMV感染寄主植物对B型烟粉虱寄主选择行为和生物学特性的影响尚不清楚。本研究探究了1）CPMMV感染菜豆Phaseolus vulgaris不同时间对B型烟粉虱寄主选择和产卵偏好性的影响;2）CPMMV感染菜豆对B型烟粉虱生物学特性的影响。结果发现：1）相较于健康菜豆,摩擦接种CPMMV后1周,B型烟粉虱却偏好在CPMMV感染的植株上停留和产卵;而摩擦接种后4周,B型烟粉虱却偏好在健康的植株上停留和产卵;2）无论是在摩擦接种后1周和4周的CPMMV感染植株上,B型烟粉虱在健康和CPMMV感染植株上的产卵量和存活率差异不明显。可见,CPMMV感染菜豆对于B型烟粉虱的寄主选择偏好性具有时间效应,而CPMMV感染菜豆对于B型烟粉虱的生物学特性没有显著影响。     

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。     

Effects of sinigrin on host selection by aphids

The feeding response of six aphid species to sinigrin, a mustard oil glucoside, was investigated. Sinigrin was a powerful phagostimulant for Hyadaphis = (Lipaphis) erysimi and Brevicoryne brassicae, whose host ranges are restricted primarily to the Cruciferae. H. erysimi was induced to feed on ten non-host species when leaves were systemically treated with sinigrin. To a lesser degree, the polyphagous Myzus persicae, which feeds widely among the Cruciferae, was stimulated to feed on sinigrin treated non-host leaves. Two polyphagous species, Aphis fabae and Acyrthosiphon = (Aulacorthum) solani, which are not pests of the Cruciferae, and the oligophagous Acyrthosiphon pisum which is restricted to the Leguminosae, were deterred by sinigrin-treated broadbean leaves, with the latter species showing the greatest response to treatment.Detailed studies with H. erysimi indicate that sinigrin affects several phases of feeding behavior. Initially, water vapor arrests flight activity of alates and incites test probing. Alate aphids detect sinigrin (topically applied to broadbean leaves) during test probes and subsequent behavior is similar to that on host leaves. Evidence from aphid penetration of solutions and electronic monitoring of feeding activities of H. erysimi apterae on systemically treated nonhost leaves suggests that sinigrin acts as a stimulant for stylet penetration and assists location of the phloem sieve elements.

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Zusammenfassung Sinigrin, ein für Cruciferen typisches Senfölglukosid, wirkt phagostimulierend auf Hyadaphis (Lipaphis) erysimi, Brevicoryne brassicae und Myzus persicae, jedoch abschreckend auf Aphis fabae, Acyrthosiphon (Aulacorthum) solani und Acyrthosiphon pisum. Dies erklärt die Tatsache, daß die erste Gruppe häufig, wenn nicht ausschließlich, Cruciferen befällt, die zweite selten oder nie. Auf Nichtwirtsblätter, die mit Sinigrinlösung imbibiert sind, sprechen die oligophagen H. erysimi und B. brassicae bereits bei einer Konzentration von 0.001% an, während die polyphage M. persicae erst bei 1% positiv reagiert. Andererseits ist die oligophage A. pisum empfindlicher gegen Sinigrin als die polyphagen A. fabae und A. solani.Durch systemische Behandlung der Blätter mit 1%-iger Sinigrinlösung konnte H. erysimi auf zehn verschiedenen Nichtwirten zur Nahrungsaufnahme und Larviposition veranlaßt werden. In vier Fällen überlebten die Tiere während mindestens einer Generation. Auf Bohnenblättern konnten auf diese Weise 18 Generationen herangezogen werden, wobei allerdings die Größe der Adulten geringer, ihre Mortalität und Geflügeltenrate aber höher waren als bei der Aufzucht auf Weißen Rüben (Brassica rapa).Die Untersuchung des Wirtswahlverhaltens geflügelter H. erysimi ergab, daß Feuchtigkeit die lokomotorische Aktivität herabsetzt und Probestiche einleitet. Geflügelte Läuse können während der Probestiche (test probes) zwischen Wirten und Nichtwirten unterscheiden. Auf Rübenblättern wandern sie nach der ersten Probe in Richtung der Blattbasis und-unterseite. Auf Bohnenblättern wenden sie sich der Blattspitze zu und fliegen meist innerhalb 5 Minuten wieder weg. Auf sinigrinhaltigen Bohnenblättern verhalten sich die Läuse ähnlich wie auf Rübenblättern. Fütterungsversuche an Parafilmmembranen zeigten, daß die Anwesenheit von Sinigrin in der Nährlösung Tiefstiche begünstigt. In einer 1%-igen Sinigrinlösung wurden fünfmal mehr Speichelscheiden gezählt als im Blindversuch.Durch Registrierung des elektrischen Widerstandes zwischen Blattlaus und Substrat wurde das Eindringen der Stechborsten in pflanzliches Gewebe verfolgt und folgende Interpretation über das Einstechen und die Nahrungsaufnahme gegeben. An Rübenblättern nahm H. erysimi in den meisten Fällen von den Siebröhren Nahrung auf. Bei Bohnenblättern war der Einstich im allgemeinen weniger tief, und eine Nahrungsaufnahme erfolgte immer außerhalb der Siebröhren. Nach Sinigrinbehandlung wurden an Bohnenblättern in 50% der Fälle die Siebröhren erreicht.

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Published with the approval of the Associate Director, Ohio Agricultural Research and Development Center, Journal article no. 103-71.     

自然天敌对苗蚜和伏蚜控制作用的定量分析

【目的】为了合理利用自然天敌,定量评价棉田自然天敌对苗蚜和伏蚜的控制作用。【方法】采用接虫罩笼法结合系统调查。【结果】发现苗蚜的主要自然天敌是龟纹瓢虫Propylaea japonica Thunberg和异色瓢虫Harmonia axyridis Pallas,大部分时间能够有效的控制苗蚜种群在防治指标以下,控害指数高达91%;伏蚜主要自然天敌是蜘蛛、草蛉和龟纹瓢虫,由于其种群数量太少,益害比低,对伏蚜控害指数始终低于20%,无法有效的控制伏蚜种群。【结论】结果提示,应根据苗蚜和伏蚜自然天敌控制作用不同,制定合理的保护利用自然天敌的策略。     

Effects of bacterial secondary symbionts on host plant use in pea aphids

Aphids possess several facultative bacterial symbionts that have important effects on their hosts'' biology. These have been most closely studied in the pea aphid (Acyrthosiphon pisum), a species that feeds on multiple host plants. Whether secondary symbionts influence host plant utilization is unclear. We report the fitness consequences of introducing different strains of the symbiont Hamiltonella defensa into three aphid clones collected on Lathyrus pratensis that naturally lack symbionts, and of removing symbionts from 20 natural aphid–bacterial associations. Infection decreased fitness on Lathyrus but not on Vicia faba, a plant on which most pea aphids readily feed. This may explain the unusually low prevalence of symbionts in aphids collected on Lathyrus. There was no effect of presence of symbiont on performance of the aphids on the host plants of the clones from which the H. defensa strains were isolated. Removing the symbiont from natural aphid–bacterial associations led to an average approximate 20 per cent reduction in fecundity, both on the natural host plant and on V. faba, suggesting general rather than plant-species-specific effects of the symbiont. Throughout, we find significant genetic variation among aphid clones. The results provide no evidence that secondary symbionts have a major direct role in facilitating aphid utilization of particular host plant species.     

棉蚜饲养技术——笼罩法

在长期的试虫饲养过程中 ,摸索出一种新的棉蚜饲养方法———笼罩法。利用A4幅面的透明胶片和纱网制成笼罩。并于室内催芽 ,培育棉花种苗 ,可利用自制笼罩于光照培养箱内隔离饲养棉蚜 ,经与琼脂叶片法和自制Blackmanbox方法比较 ,笼罩法具有省时省力、不受季节限制、棉蚜生长条件好以及取食活体植株等许多突出的优点。     

Record of new host plants for Sphaceloma on cowpea in Nigeria

Sphaceloma ( Elsinoe phaseoli Jenkins), which causes scab on cowpea, occurred on 9 out of 14 major weed species growing in cowpea fields in the northern guinea savanna of Nigeria. The incidence was highest on Euphorbia heterophylla, Cassia obsitufolia, Centrosema pubescens, Ipomoea eriopcarpa and I. involucrata with 94, 76, 57, 56 and 51% of the plants examined for each weed species infected, respectively. Fungal isolates from 7 weed species were pathogenic to different degrees on cowpea plants. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

农业景观格局与麦蚜密度对其初寄生蜂与重寄生蜂种群及寄生率的影响

农业景观格局与过程能够强烈影响寄生蜂对寄主的寻找及寄生作用,寄主密度亦是影响寄生蜂分布的重要因素,然而农业景观的格局和寄主密度对寄生蜂寄生率的相互影响是一项值得研究的工作.在简单与复杂2种麦田农业景观结构下,调查了麦蚜的分布格局与2种寄主密度下麦蚜的初寄生率与重寄生率,分析了景观结构对麦蚜密度的影响、景观格局与麦蚜密度对寄生蜂寄生率与重寄生率的影响及交互作用.结果表明:景观结构的复杂性对麦蚜分布和寄生蜂初寄生率与重寄生率的影响均不明显,但寄主密度与景观结构的复杂性对寄生蜂的影响存在着明显的交互作用,寄主密度与寄生率呈正相关,寄主密度较低时烟蚜茧蜂为优势种,寄主密度较高时燕麦蚜茧蜂为优势种.麦蚜初寄生蜂与重寄生蜂对寄主密度的反应与其形态学、体型大小以及生活史特征相关,初寄生蜂与重寄生蜂的群落组成显著影响其对麦蚜的寄生率,而与景观结构的复杂性关系不大.     

Mycorrhizal colonization in cowpea is host dependent and heritable

Cowpea genotypes (101) of diverse origin were evaluated for their endomycorrhizal colonization under natural field conditions in an alfisol soil. There was considerable variation in colonization ranging from 0 to 28.6%. The genetic coefficient of variability was high (55.9), heritability moderate (46.2) with high genetic advance (78.3) revealing that mycorrhizal colonization is not only host dependent but heritable.     

The ecological differentiation of asexual lineages of cotton aphids: alate behaviour, sensory physiology, and differential host associations

The cotton aphid ( Aphis gossypii Glover) is a cosmopolitan pest species consisting of various host plant-associated lineages that appear to have different patterns of insecticide resistance, electrophoretic banding, and reproductive output across alternative host species. Debate continues as to whether these differences represent intraspecific variation or indicate a complex of cryptic or sibling species. We studied the host plant-related ecology of two asexual lineages of A. gossypii associated with the families Malvaceae and Cucurbitaceae, respectively, in particular the host plant finding and acceptance processes of the alate forms. The two lineages proved to be differentiated across host plants in terms of: (1) their landing and settling behaviour, nymphal production rate, and subsequent colony establishment (i.e. nymphal survival and development) and (2) their sensory abilities in relation to host plant-derived odours. Furthermore, genetic structuring according to host plant type was detected using the gene for elongation factor 1-α. The magnitude of the genetic differentiation across lineages was low, perhaps indicating a relatively recent divergence. The results demonstrate: (1) the presence of (at least) two cryptic species within the current definition of A. gossypii , as anticipated in previous studies, and (2) the practicalities of using a multidisciplinary approach to understanding the 'limits' of asexual species. If sexuals can be generated from each of these lineages, this conclusion will be open to further testing.  © 2009 The Linnean Society of London, Biological Journal of the Linnean Society , 2009, 97 , 503–519.