林业科学  2011, Vol. 47 Issue (4): 178-181   PDF    
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杨群芳, 王慧, 李庆
Yang Qunfang, Wang Hui, Li Qing
3种虫道真菌对光滑足距小蠹生长发育和繁殖的影响
Effect of three species of Ambrosia Fungi on Development and Reproduction of Xylosandrus germanus
林业科学, 2011, 47(4): 178-181.
Scientia Silvae Sinicae, 2011, 47(4): 178-181.

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收稿日期:2010-03-25
修回日期:2010-04-18

作者相关文章

杨群芳
王慧
李庆

3种虫道真菌对光滑足距小蠹生长发育和繁殖的影响
杨群芳, 王慧, 李庆    
四川农业大学农学院 雅安 625014
关键词:光滑足距小蠹    Ambrosiella hartigii    Acremonium kiliense    Fusarium sp.    发育    繁殖    
Effect of three species of Ambrosia Fungi on Development and Reproduction of Xylosandrus germanus
Yang Qunfang, Wang Hui, Li Qing    
College of Agronomy, Sichuan Agricultural University Ya'an 625014
Abstract: Ambrosiella hartigii, Acremonium kiliense and Fusarium sp. were inoculated and cultivated on PDA in Petri dishes and on semi-artificial diet in test tubes for rearing Xylosandrus germanus larvae and adult females, respectively. Effect of the three species of ambrosia fungi on development and reproduction of X. germanus were studied. The results showed that the larvae were able to feed on three species of fungi and complete development, however, the larvae feeding on A. hartigii grew fastest and had the highest survival, while the larvae feeding on Fusarium sp. grew slowest and had the lowest survival, the survival was only 12.3%. The adult females were all able to reproduce offspring feeding on three species of fungi, however, the fecundity of the females feeding on A. hartigii was highest of three species of ambrosia fungi.
Key words: Xylosandrus germanus    Ambrosiella hartigii    Acremonium kiliense    Fusarium sp.    development    reproduction    

1836年,Schmidberger首次发现蛀木质部小蠹是以坑道壁上排列的栅栏状物为食,由于弄不明白这些栅栏状物为何物,便将它们称为“ambrosia”,意为“神的食物”(Fisher et al., 1953;1954;Schmidberger,1836)。1844年,Hartig明确了被北方材小蠹(Xyleborus dispar)幼虫取食的栅栏状物是丛梗孢属(Monilia)的一种真菌(Batra,1967)。此后,“ambrosia fungi”,即“虫道真菌”,便被广泛用于对生长在坑道中、为蠹虫所取食的真菌之称,而将在木质部中筑坑、以坑道中真菌为唯一或主要营养来源的小蠹称为食菌小蠹(ambrosia beetle)(Batra,1967;Atkinson et al., 1986)。虫道真菌可以分为主要虫道真菌(primary ambrosia fungus)和辅助性虫道真菌(auxiliary ambrosia fungus)(Batra,1967)。一种食菌小蠹的坑道中通常有1种主要虫道真菌和几种辅助性虫道真菌(Batra,1966;Haanstadt et al., 1985;Gebhardt et al., 2004;杨群芳等,2008b)。食性是昆虫极其重要的生物学特性,同时,进行食菌小蠹菌食习性的研究对于更深入了解蠹虫与真菌的共生关系具有重要意义。Batra(1967)认为,食菌小蠹幼虫主要取食主要虫道真菌,而成虫则取食辅助性虫道真菌(Batra,1967)。但是,这一观点目前仍缺乏足够的证据。目前未见坑道内真菌种类对食菌小蠹幼虫生长发育和成虫繁殖影响的系统研究报道。

光滑足距小蠹[Xylosandrus germanus]属于鞘翅目(Coleoptera)、小蠹科(Scolytidae)(杨群芳等,2008a),是亚洲和欧洲的重要森林害虫(Nobuchi,1981;Henin et al., 2004),曾在欧洲对木材业和坚果类果树造成过严重的经济损失(Kaneko et al., 1965),2003年以来,在四川成都地区首次猖獗为害葡萄(Vitis spp.),有的葡萄园甚至因此而毁园(杨群芳等,2008a)。该小蠹幼虫和成虫均以虫道真菌为食物,能行产雄孤雌生殖(Kaneko et al., 1965)。Ambrosiella hartigiiAcremonium kilienseFusarium sp.是葡萄光滑足距小蠹坑道内的3种虫道真菌,其中,A. hartigii是卵期到蛹期坑道中的优势种,也是雌成虫贮菌器内唯一的真菌种类,为主要虫道真菌(杨群芳等,2008b)。本文研究了3种虫道真菌对光滑足距小蠹生长发育和繁殖的影响,旨在明确其菌食习性,进一步揭示虫菌共生关系。

1 材料与方法 1.1 材料

供试蠹虫:光滑足距小蠹,2008年4月将自成都市龙泉驿葡萄园中捕捉的扩散期的雌成虫带回室内,饲养于葡萄木段中,备用。

供试菌种:Ambrosiella hartigii,于2008年6月自室内饲养的光滑足距小蠹雌成虫贮菌器内分离所得; Acremonium kilienseFusarium sp.,于2007年5月自田间光滑足距小蠹为害葡萄所蛀的坑道中分离所得。3种真菌均在PDA斜面上于4 ℃冰箱中保存备用。

培养基:马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA),配方为:马铃薯200 g、葡萄糖20 g、琼脂20 g、蒸馏水1 000 mL。

1.2 方法

1) 3种虫道真菌对光滑足距小蠹生长发育的影响。将单种供试虫道真菌接种在PDA平板(直径为6 cm)上,置25 ℃黑暗条件下培养。Am. hartigiiAc. kilienseFusarium sp.分别培养5、7和7天,作为食物,用于饲养幼虫。

从葡萄木段坑道中挑出卵放在培养皿中,置于25 ℃黑暗下保湿培养,待其孵化。在无菌条件下,将孵化时间相同的同一批幼虫(10头以上)放入PDA平板菌落上,在25 ℃黑暗条件下饲养。饲养过程中,每5天更换1次食物。重复5次。观察记载幼虫是否能化蛹以及化蛹时间,统计幼虫的发育历期和存活率, 并计算发育速率。

2) 3种虫道真菌对光滑足距小蠹繁殖的影响。半人工饲料的配方参照Mizuno等(2002)方法,并稍做修改。具体方法为:从田间砍回健康葡萄,取主干,用植物粉碎机粉碎。将粉碎的新鲜葡萄茎组织、淀粉、啤酒酵母粉和蔗糖按10:1.5:1:1的比例混合成半人工饲料,装入试管(直径为2.5 cm、长14.5 cm)中,高度为5 cm,压紧,管口塞上棉塞,120 ℃下灭菌20 min,即为半人工饲料。

无菌条件下,在已灭菌的半人工饲料中沿试管壁做一纵向的人工坑道(直径1.2 mm、长2 cm),将Am. hartigiiAc. kilienseFusarium sp. 3种真菌分别接种在人工坑道中。置25 ℃黑暗下培养5天,待人工坑道中长出真菌后用于培养雌成虫。

从葡萄木段坑道中挑出雌蛹放在保湿的培养皿中,置于25 ℃黑暗下培养,待其羽化为成虫,即为未交配的贮菌器内不带菌的雌成虫。再在超净工作台上用75%酒精对雌成虫表面消毒5 s后放入备好的人工坑道中,置25 ℃黑暗下饲养。1支试管中放1头雌成虫,每次每种真菌饲养20头雌成虫。重复5次。观察坑道中各虫态的发生情况,待坑道中蠹虫全部发育为蛹或成虫后剖坑,统计后代数。

3) 数据处理。对发育历期、发育速率、存活率和后代数数据用SPSS 13.0软件进行邓肯氏新复极差法差异显著性检验。

2 结果与分析 2.1 3种虫道真菌对光滑足距小蠹幼虫生长发育和存活的影响

光滑足距小蠹幼虫能取食3种虫道真菌均能完成发育,但所食真菌种类对幼虫的发育速率和存活率均有显著影响。其中,幼虫取食Am.hartigii发育历期最短(12.4天),发育最快,其次是Ac. kiliense,以取食Fusarium sp.发育最慢,发育历期(18.9天)显著长于Ac. kilienseAm. hartigii 2种真菌。此外,取食不同种类的虫道真菌对幼虫的存活有显著影响,其中幼虫取食Fusarium sp.存活率最低,仅为12.3%,显著低于Ac. kilienseAm.hartigii。幼虫取食Fusarium sp.时,1~2龄幼虫死亡率极高,为98.8%(表 1图 1)。

表 1 光滑足距小蠹幼虫取食3种虫道真菌的发育历期和存活率 Tab.1 Developmental times and survivorship (percentage) of X. germanus larvae feeding on 3 species of ambrosia fungi
图 1 光滑足距小蠹幼虫取食3种虫道真菌的发育速率 Figure 1 Developmental rate of X. germanus larvae feeding on 3 species of ambrosia fungi
2.2 3种虫道真菌对光滑足距小蠹未交配雌成虫繁殖的影响

光滑足距小蠹未交配雌成虫能在半人工饲料中取食3种虫道真菌,行孤雌生殖繁殖后代,其后代全部发育为雄成虫。其中,以取食Am.hartigii繁殖的后代数最多,平均约18头,显著高于Ac. kilienseFusarium sp.(平均分别为11.4和8.7头)(表 2)。

表 2 光滑足距小蠹雌成虫取食3种虫道真菌孤雌生殖的繁殖力 Tab.2 Arrhenotokous parthenogenesis fecundity of X. germanus adult female feeding on 3 species of ambrosia fungi
3 结论与讨论

食菌小蠹是小蠹科(Scolytidae)中最具经济重要性的蠹虫类群之一,生活极其隐蔽,除了成虫短暂的扩散期外,一生绝大部分时间均生活在木质部中,以木质部中坑道壁上的虫道真菌为唯一或主要的营养来源(Atkinson et al., 1986;Batra,1963;Roeper,1995)。但是,坑道一旦遭到破坏,虫道真菌便会停止生长(Batra,1963),因此,研究食菌小蠹生长发育、繁殖和食性等生物学特性十分困难,人工饲养蠹虫也就成为了食菌小蠹生长发育、繁殖和食性研究领域的关键。Buchanan(1941)曾利用Ceratostomella (Ceratocystis) ulmiC. pluriannulata(Hedges)和Pestalozzia sp. 3种真菌在琼脂平板上饲养从寄主坑道中取出的光滑足距小蠹幼虫,但是,幼虫死亡率极高,饲养未能获得成功(Buchanan,1941)。Weber等(1983)采用人工饲料在试管中饲养了大量的光滑足距小蠹成虫,但也仅观察了少数蠹虫的发育历期。Mizuno等(2002)采用半人工饲料在试管中饲养成虫的方法,研究了Xyleborus pfeili 的繁殖特性。采用人工饲料或半人工饲料在试管中饲养食菌小蠹时,虽然大多数成虫要紧贴试管内壁构筑坑道,坑道系统中的部分坑道会暴露在试管壁,因而能观察到坑道中蠹虫活动和发生的局部情况,但由于幼虫和成虫的活动,常常将卵和蛹移动位置,要观察各虫态的发育历期依然极其困难(Weber et al., 1983)。本文在培养单种虫道真菌的PDA平板上饲养光滑足距小蠹幼虫,为幼虫发育历期的准确观察提供了保障,通过观察幼虫取食单种虫道真菌能否化蛹和比较幼虫取食3种虫道真菌的发育历期和存活率,查明了幼虫的菌食习性; 同时,通过采用半人工饲料培养单种虫道真菌,然后用在半人工饲料中生长的单种真菌饲养不带菌的雌成虫,通过比较雌成虫取食3种虫道真菌的繁殖力,明确了光滑足距小蠹雌成虫的菌食习性。

光滑足距小蠹幼虫和雌成虫取食Am. hartigiiAc. kilienseFusarium sp. 3种虫道真菌均能完成生长发育和繁殖。但同时,光滑足距小蠹对真菌种类具有选择性。在Am. hartigiiAc. kilienseFusarium sp. 3种虫道真菌中,幼虫和雌成虫均以取食主要虫道真菌—Am. hartigii生长发育最快,繁殖最好。Buchanan(1941)研究表明,取食琼脂平板上的Ceratostomella ulmi.和C. pluriannulata 2种非虫道真菌时,光滑足距小蠹幼虫不能完成发育,雌成虫不能产卵。这可能是蠹虫与食物营养选择的效应。在葡萄坑道中,Am. hartigii为光滑足距小蠹卵期至成虫初期的优势菌种,即主要虫道真菌(杨群芳等,2008b),幼虫主要取食Am. hartigii(Batra,1967),但大部分成虫也主要取食这种主要虫道真菌,到成虫末期,坑道中的主要虫道真菌已被幼虫和成虫取食殆尽,这时,镰刀菌(Fusarium sp.)便成了优势菌种(杨群芳等,2008b),晚羽化的成虫也可以继续取食这些真菌作为补充营养。

Am. hartigii作为光滑足距小蠹的主要虫道真菌,也是蠹虫对真菌物理状态选择的结果。在蠹虫与真菌长期相互协同进化的过程中,光滑足距小蠹选择了不仅是对自己生长发育和繁殖,而且还是物理形状最有利的真菌——Am. hartigii作为主要虫道真菌,通过成虫体上特化的专门储藏真菌孢子的结构—贮菌器进行转运。在Am. hartigii, Ac. kilienseFusarium sp. 3种虫道真菌中,Am. hartigii是一种典型的虫道真菌,具有虫道相和菌丝相,在寄主坑道中以虫道相生长,也是雌成虫贮菌器内唯一的真菌种类(杨群芳等,2008b)。食菌小蠹成虫筑坑时便将其贮菌器中的真菌孢子接种在寄主坑道中,孢子在坑道中萌发,其菌丝体伸展到木质部、韧皮部和射线组织中,以寄主树木组织为养分,在坑道壁上形成连续的、栅栏状的分生孢子座、分生孢子梗和分生孢子,分生孢子成为蠹虫的食物(Batra,1967;Francke-Grosmann,1963)。Am. hartigii在寄主坑道中以虫道相生长的特性有利于光滑足距小蠹幼虫的取食活动,特别是小幼虫。光滑足距小蠹幼虫取食Fusarium sp.的存活率极低,其原因可能与Fusarium sp.的物理特性有关。3种真菌中,Am. hartigii在PDA平板上与在寄主坑道中一样以虫道相生长,在培养基表面形成连续的分生孢子座,产生大量的分生孢子,供幼虫取食。在PDA平板上,Ac. kiliense菌落为丝绒状至絮状,气生菌丝短,而Fusarium sp.气生菌丝长而密集。气生菌丝的缠绕作用可能是导致光滑足距小蠹小幼虫取食Fusarium sp.死亡率极高的重要原因之一。

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