褐飞虱内共生菌Arsenophonus对黄绿绿僵菌毒力的影响及作用机制

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褐飞虱Nilaparvata lugens(St?l)是我国水稻上的主要害虫,黄绿绿僵菌是其重要的病原真菌。本实验室前期研究发现,褐飞虱内生共生菌Arsenophonus可抑制黄绿绿僵菌对褐飞虱的毒力。已有研究表明,影响黄绿绿僵菌毒力的因素较多,除病原菌自身毒力外,还有环境温度、菌株保存方法等因素。此外,水稻品种抗性不利于宿主昆虫——褐飞虱的生长发育,是否进而影响黄绿绿僵菌对褐飞虱的毒力也值得关注。为此,本研究在筛选黄绿绿僵菌菌株和探索其保存方法的基础上,就共生菌Arsenophonus对黄绿绿僵菌毒力的影响及其与环境温度、水稻品种的关系进行了研究,并通过褐飞虱体内血细胞类型与数量的观察初步探讨了共生菌Arsenophonus影响黄绿绿僵菌毒力的机制。1、黄绿绿僵菌菌株的分离鉴定、毒力测定及保存方法比较:从田间病虫分离到一株褐飞虱黄绿绿僵菌菌株,利用ITS4/ITS5进行基因的克隆、测序和序列比对,从而确定该菌株与黄绿绿僵菌ARSEF 1764相关序列的相似性为99%,可确定为ARSEF 1764菌株。该菌株对褐飞虱有较强的毒力,处理后9 d的褐飞虱发病率达73.5%。比较了滤纸片法和PDA平板法对黄绿绿僵菌的保存效果,发现采用两种方法保存的F4代菌株对褐飞虱的毒力有明显差异,褐飞虱喷菌处理后7d发病率分别为63%和23%,表明滤纸片法的保存效果明显较好。2、Arsenophonus对黄绿绿僵菌毒力的影响及其与水稻品种和温度的关系:喷施黄绿绿僵菌孢子悬浮液后,不同水稻品种上黄绿绿僵菌发病率均以含Arsenophonus的褐飞虱(下文简称BPH++)较低,而不同温度下的黄绿绿僵菌发病率则仅在25℃、27℃和29℃时于喷菌后第3 d和5 d时BPH++的发病率显著较低,其它温度下无显著差异。双因素方差分析结果发现,Arsenophonus与水稻品种双因素试验中均以BPH++黄绿绿僵菌的发病率显著较低,而Arsenophonus与温度双因素试验中仅在喷菌处理后第3 d、5 d以BPH++黄绿绿僵菌的发病率显著较低。温度显著影响褐飞虱的发病率,23℃29℃为黄绿绿僵菌侵染褐飞虱的适温范围,其中27℃时最为适宜;31℃和21℃条件时黄绿绿僵菌对褐飞虱毒力相对较弱。温度还影响BPH++与BPH--(不含Arsenophonus)试虫LT50的相对大小,其中27℃、29℃时BPH++试虫的LT50长于BPH--,在其它温度条件下则相同甚至较短。由上可知:共生菌Arsenophonus显著抑制黄绿绿僵菌对褐飞虱的毒力,且该作用受到温度的显著影响;温度亦显著影响黄绿绿僵菌对褐飞虱的毒力,而水稻品种以及Arsenophonus和水稻品种间、Arsenophonus和环境温度间的交互作用均无显著影响。3、Arsenophonus对黄绿绿僵菌处理的褐飞虱血细胞的影响:明确褐飞虱的3种血细胞种类,即浆血胞、粒血胞和脂血胞,其中浆血胞最多,粒血胞次之,脂血胞最少。BPH++、BPH--试虫的血细胞构成种类一致,褐飞虱体内3种血细胞数量均以浆血胞最多,粒血胞次之,脂血胞最少。黄绿绿僵菌处理后不同时间,不同血细胞数量的变化规律明显不同,其中,浆细胞数量在喷菌处理后15 d的褐飞虱体内显著升高,且BPH++试虫高于BPH--试虫,并在第2 d两者之间差异极显著;粒细胞和脂细胞数量则仅在黄绿绿僵菌处理初期有显著差异,且第0 d和1 d BPH--试虫显著高于BPH++试虫。推测浆细胞在褐飞虱应对黄绿绿僵菌感染过程中有重要作用,且Arsenophonus能进一步激发该作用;粒细胞和脂细胞的作用较不明显。综上所述,本文分离获得了对褐飞虱有较高毒力的黄绿绿僵菌ARSEF 1764,滤纸片法适合其长期保存;褐飞虱感染Arsenophonus对黄绿绿僵菌的毒力有明显抑制作用,且该作用受环境温度的显著影响,但似与水稻品种无关。褐飞虱体内的浆细胞可能参与Arsenophonus对黄绿绿僵菌的褐飞虱毒力的抑制作用。研究结果为进一步揭示Arsenophonus在黄绿绿僵菌致病褐飞虱过程中作用和机制,进而为利用黄绿绿僵菌控制褐飞虱提供了重要的基础资料。
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