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大猿叶虫Colaphellus bowringi Baly,属鞘翅目Coleoptera,叶甲科Chrysomelidae,无缘叶甲属Colaphellus,在国内广泛分布,是十字花科蔬菜植物上一种重要的食叶性害虫,主要危害白菜Brassica chinensis、萝卜Raphanus sativus等。供试的大猿叶虫分别采自修水(29°1’N,114°4’E)和哈尔滨(45°8’N,126°6’E)。大猿叶虫江西修水种群(简称XS)繁殖和为害时间出现在春季(3月上旬至5月上旬)和秋季(9月至11月),以成虫入土越夏和越冬。大猿叶虫江西修水种群滞育诱导属短日照型昆虫(即长日照能诱导该虫滞育),有明显的光周期反应,但当温度≤20℃时,无论光周期如何,成虫均进入滞育。大猿叶虫哈尔滨种群(简称HB)滞育的诱导没有光周期反应,滞育的诱导主要由温度决定。当温度≤28℃,成虫均进入滞育,在温度为30℃时,仅有少数非滞育个体。本论文以大猿叶虫哈尔滨种群与修水种群为材料,研究了其杂交后代的生物学特性及其滞育诱导对光周期的反应;温度对大猿叶虫成虫繁殖及繁殖后滞育的影响以及夏季滞育遗传情况,结果如下。
1、大猿叶虫修水种群与哈尔滨种群杂交后代的生物学特性
在光周期LD16:8条件下,系统调查了不同温度(25、28和30℃)下大猿叶虫XS种群和HB种群及其杂交后代的体重、产卵量、寿命、孵化率与滞育解除的情况。南方和北方种群的雌雄体重存在明显差异,南方种群的雌雄体重均显著高于北方种群。这两个种群的杂交后代的体重介于双亲之间,但母性的影响更大。温度对北方HB种群的体重没有明显的影响,但对南方XS种群的体重有显著影响,体重随温度的提高而减轻。杂交后代在不同温度下的体重变化与XS种群相似。♀XS×()HB杂交种群在产卵量和产卵时间明显比♀HB×()XS杂交种群更多,更长。XS种群产卵量最多的,♀XS×()HB杂交种群在总产卵量上,与其有显著性差异。而♀HB×()XS杂交种群与HB种群产卵量没有显著性差异。HB种群产卵时间最长,而♀HB×()XS杂交种群产卵时间最短。XS种群、HB种群、♀XS×()HB和♀HB×()XS杂交种群雌虫寿命没有显著性差异。XS种群雄虫寿命显著高于两个杂交种群,但♀XS×()HB和♀HB×()XS杂交种群雄虫寿命没有显著性差异。不同类型的滞育个体滞育解除的结果表明,XS种群、HB种群、♀XS×()HB和♀HB×()XS杂交种群的滞育个体大部分分布在春季出土繁殖,少部分在秋季出土繁殖;♀XS×()HB杂交种群的滞育个体出土繁殖情况正好与XS种群相似;♀HB×()XS杂交种群后代的滞育个体在春季出土繁殖,秋季数量非常少。
2、大猿叶虫修水种群与哈尔滨种群杂交后代滞育诱导的光周期反应
在25、28℃下,大猿叶虫♀XS×()HB杂交种群没有光周期反应,而♀HB×()XS杂交种群在25℃有明显的光周期反应。在25℃,长光期下,♀HB×()XS杂交种群滞育率比♀XS×()HB交种群高,而在LD12:12和LD13:11下,♀HB×()XS杂交种群滞育率比♀XS×()HB杂交种群低。在28℃下,♀XS×()HB与♀HB×()XS无光周期反应,13h-16h的日长下前者杂交种群滞育率比后者种群滞育率高,但11、12 h的日长下,♀XS×()HB杂交种群滞育率比♀HB×()XS杂交种群滞育率低。
3、温度对大猿叶虫成虫繁殖和繁殖后滞育的影响
在光周期LD16:8条件下,系统调查了不同温度(20、25和28℃)对大猿叶虫非滞育成虫繁殖的影响。结果表明:每雌平均产卵量在28℃最大(51.24±2.90)粒,显著高于25℃和20℃的(39.57±2.86)粒和(31.53±2.02)粒,但由于28℃下的产卵持续时间明显很短,导致了总产卵量在这3种温度间没有显著差异;28℃下的卵孵化率低于20℃和25℃,但没有显著差异;随着温度的升高,成虫寿命逐渐缩短,20℃与28℃间的雌虫寿命存在显著差异,20℃与25℃,28℃的雄虫寿命存在显著差异;在20、25、28℃下,均有30%的个体经历一段时间繁殖后进入滞育,其滞育前的产卵持续时间随着温度的升高而明显缩短,总产卵量也随着温度的升高而下降。
4、大猿叶虫光周期反应控制的夏季滞育的遗传
光周期控制的大猿叶虫夏季遗传通过高滞育品系与实验条件下选育的非滞育品系在22℃,25℃和28℃下,结合不同光期进行实验。无论是杂交还是回交,在所有温度下都表现出短日照型反应,与高滞育品系D相似。表明大猿叶虫光周期反应是可以遗传的。从所有杂交组合在25℃,LD15:9和LD12:12条件下,后代的滞育发生率可以看出,遗传和遗传-环境相互作用共同决定了该虫滞育的诱导。F1代的滞育率显著低于D×D,但高于N×N,表明这种滞育是不完全显性遗传。子代的母本如果其母代或是祖母代含有D品系比含有N品系的滞育率更高,这表明滞育遗传中母本对其滞育率影响强于父本。实验选育出的非滞育品系在22℃同样表现出短日照型反应,表明光周期光感受器和光周期钟仍然在非滞育品系中起作用。