黑胸散白蚁巢群繁育系统与生殖行为研究

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黑胸散白蚁Reticulitermes chinensis Snyder的筑巢和觅食行为具有隐蔽性,其婚飞过程又具有季节性和短时性,因此黑胸散白蚁的生殖生物学特征被了解的很少。鉴于此,本研究开展了黑胸散白蚁巢群繁育系统与生殖行为研究,以期深入了解散白蚁的生殖生物学特征,为我国白蚁防治工作提供理论依据。主要研究结果如下:1.黑胸散白蚁种群遗传结构与巢群繁育系统分析利用8个微卫星位点对黄冈市、长沙市和重庆市75个采样点1875头工蚁进行基因分型,结果表明,重庆市的22个巢群可分为两个遗传分化种群,即重庆种群1(含13个巢)和重庆种群2(含9个巢)。黄冈种群(含24个巢)拥有比较一致的遗传模式,与其它3个种群的遗传距离(FST:0.17-0.20)较大;而长沙种群(含23个巢)、重庆种群1和重庆种群2之间的遗传距离(FST:0.05-0.12)较小。4个种群中,仅重庆种群1表现出了遗传瓶颈现象。黄冈种群的巢体间存在明显的距离隔离,表明该种群的有翅蚁扩散距离有限或者存在巢体分群的现象;而其它三个种群的巢体间不存在明显的距离隔离,表明这三个种群的有翅蚁扩散距离比较远或有人为传播的可能。总体而言,在4个种群中扩大巢群(73.91%)的比例最高,然后为简单巢群(20.29%)和混合巢群(5.80%)。长沙种群的大多数简单巢群由近亲繁殖蚁组建,重庆种群1的大多数简单巢群由远亲繁殖蚁组建,黄冈种群的简单巢群由上述两种类型的繁殖蚁共同组建。本文4个种群的扩大巢群均是由小于10头补充型繁殖蚁组建的。重庆种群2中的混合巢群属于多蚁后巢群。2.黑胸散白蚁串联追逐行为黑胸散白蚁的串联追逐行为可以降低其脱翅蚁被基氏细猛蚁捕食的总风险。通过捕食竞争模型发现,在雄-雄蚁串联追逐行为中处于劣势地位的脱翅蚁存在显著的trade-off现象,即雄-雄蚁串联追逐行为可以显著降低其被基氏细猛蚁捕食的概率,但在随后竞争配偶中更容易被淘汰。此外,在栖北散白蚁和黄胸散白蚁的雄-雄蚁串联追逐行为也证实存在同样的trade-off现象。上述结果表明,散白蚁的雄-雄蚁串联追逐是一种优胜劣汰的求偶选择机制,这在一定程度上推动了散白蚁种群的进化。3.黑胸散白蚁脱翅蚁配对选择的影响因素异巢雄蚁赢得雌蚁配对的次数显著高于同巢雄蚁;提前5min投入配对场所的雄蚁赢得配对的次数显著高于与雌蚁同时进入配对场所的雄蚁;触角完整的雄蚁赢得配对的次数显著高于剪去6节触角的雄蚁;体重较大的雄蚁赢得配对的次数显著高于体重较小的雄蚁。上述结果表明,雌性脱翅蚁寻找配偶,会优先选择个体大、健康和异巢的雄性脱翅蚁,由此保证子代的遗传多样性和更高的适合度。4.黑胸散白蚁有翅蚁五个发育阶段性比、体重及营养代谢物质的动态变化在末龄若蚁、白化有翅蚁、黑化有翅蚁、分飞蚁和脱翅蚁五个发育阶段中,仅白化有翅蚁和黑化有翅蚁阶段雌蚁比例显著高于雄蚁。五个发育阶段雌雄蚁的体重均随着时间的延长依次降低,表明从末龄若蚁向脱翅蚁发育是一个不断缩水和硬化的过程。五个发育阶段中分飞蚁拥有最高的甘油三酯和最低的葡萄糖含量,这表明婚飞过程主要由甘油三酯提供能量。五个发育阶段中雌雄蚁葡萄糖和甘油三酯含量均呈现出显著的负相关关系,这表明有翅蚁的能量代谢中葡萄糖和甘油三酯可能存在相互转化,用来提供五个发育阶段有翅蚁的形态变化及行为所需要的能量。5.黑胸散白蚁孤雌生殖巢群的培育与鉴定室内培育和室外模拟培育发现,单雌蚁(F)和/或双雌蚁(FF)巢体在各个时期均未发现子代个体,而雌雄蚁(FM)巢体在1.5个月后各时期均有子代个体。不同温湿度条件下无性生殖卵粒均未孵化。来自五个野外巢群的88个补充型繁殖蚁在8个微卫星位点上均存在杂合子,这表明上述补充型繁殖蚁均由有性生殖产生。由此可见,黑胸散白蚁不具备孤雌生殖能力。6.黑胸散白蚁无性生殖卵粒停育的生理机制显微镜观察发现无性生殖卵粒在30 d时开始发生皱缩,有的甚至穿孔腐败,并显著小于有性生殖卵粒。无性生殖卵粒在胱氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸和酪氨酸水平上均显著高于有性生殖卵粒;FF组合中雌蚁的天冬氨酸和丙氨酸水平显著低于FM组合中的雌蚁,但在甘氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、精氨酸及总氨基酸水平上均显著高于FM组合的雌蚁。无性生殖卵粒的钙水平显著高于有性生殖卵粒,但钠、钾、锌、铁和锰水平显著低于有性生殖卵粒;FF组合中雌蚁的锌、铁和钾水平显著高于FM组合。此外,无性生殖卵粒的蛋白质和总胆固醇水平显著高于有性生殖卵粒,但葡萄糖水平显著低于有性生殖卵粒;FM组合中雌蚁的甘油三酯水平显著高于FF组合,在五羟色胺水平上也显著高于FF组合。
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