稻田捕食性天敵對稻飛虱的捕食作用及其生態(tài)學(xué)機(jī)理研究

稻田捕食性天敵對稻飛虱的捕食作用及其生態(tài)學(xué)機(jī)理研究稻飛虱是亞洲稻區(qū)危害水稻最為嚴(yán)重的害蟲,多年研究表明提高稻田生態(tài)系統(tǒng)的自然調(diào)控功能是治理稻飛虱的有效途徑。水稻生態(tài)系統(tǒng)中有豐富的捕食和寄生稻飛虱的天敵,它們能顯著控制稻飛虱種群的發(fā)展,而捕食性天敵具有更大的控制作用。本論文在比較熱帶和亞熱帶稻區(qū)節(jié)肢動物群落結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,通過多重?zé)晒舛亢凸δ芊磻?yīng)方法研究了稻田主要天敵對兩種飛虱的捕食作用。同時,利用Metabarcoding技術(shù)檢測稻田生態(tài)系統(tǒng)五種主要捕食性天敵擬環(huán)紋豹蛛Paadosapseudoannulata、錐腹肖蛸Teetraagnathamaxillosa、食蟲瘤胸蛛Ummelitainsecticeps、八斑球腹蛛Coleosomaoctomaculatum和黑肩綠盲蝽Cyrtorrhinuslividipennis等五種重要捕食性天敵的獵物譜和捕食動態(tài),比較了各種天敵的獵物轉(zhuǎn)換及其調(diào)控稻飛虱種群數(shù)量動態(tài)的機(jī)制,探索增強(qiáng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中廣食性捕食天敵對害蟲種群數(shù)量調(diào)控功能的途徑,豐富自然調(diào)控理論,為提升農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)捕食性天敵控害功能提供參考。本文主要研究結(jié)果如下:1)進(jìn)一步揭示了熱帶和亞熱帶稻區(qū)稻飛虱種群動態(tài)規(guī)律與治理策略的生態(tài)學(xué)機(jī)理。連續(xù)兩年用相同的水稻品種、田間農(nóng)事操作方式以及調(diào)查取樣方法,比較研究了熱帶菲律賓LosBannos國際水稻所和亞熱帶富陽中國水稻所兩年兩地稻田主要害蟲白背飛虱和褐飛虱種群動態(tài)、節(jié)肢動物群落結(jié)構(gòu),以探索我國稻飛虱頻繁災(zāi)變的生態(tài)學(xué)機(jī)理。結(jié)果表明盡管兩年兩地稻飛虱初始蟲量相當(dāng),但亞熱帶地區(qū)稻飛虱種群增長倍數(shù)較熱帶地區(qū)高數(shù)倍,乃至數(shù)十倍。同時,熱帶稻區(qū)感性品種田間白背飛虱和褐飛虱的高峰蟲量與抗性品種田間相應(yīng)飛虱高峰蟲量差異并不顯著。但在我國亞熱帶稻區(qū)感性品種田間白背飛虱和褐飛虱的高峰蟲量均顯著高于抗性品種田間相應(yīng)飛虱的高峰蟲量。研究表明兩地節(jié)肢動物群落結(jié)構(gòu)的差異是導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因。以上結(jié)果客觀地反映了熱帶稻區(qū)和亞熱帶稻區(qū)稻飛虱種群動態(tài)機(jī)制,表明亞熱帶稻區(qū)具有極大的提升自然調(diào)控功能的潛力,也揭示了在現(xiàn)有條件下,發(fā)展抗性品種對于亞熱帶稻區(qū)的稻飛虱可持續(xù)治理具有極為重要的意義;2)比較了不同種類蜘蛛田間控制稻飛虱的功能,并提出了四種主要蜘蛛對兩種稻飛虱的田間功能反應(yīng)方程:根據(jù)已優(yōu)化的兩種飛虱的ALLglo探針,得到了2011和2012年富陽中國水稻所SY63稻田和IR64稻田皿蛛科、球腹蛛科、狼蛛科、肖蛸科、跳蛛科、園蛛科和其它蜘蛛(包括蟹蛛科、管巢蛛科和盜蛛科)對白背飛虱、褐飛虱捕食的陽性率。結(jié)果表明跳蛛科蜘蛛對兩種飛虱具有較高的捕食陽性率;發(fā)現(xiàn)所有捕食性天敵的飛虱殘留量陽性率不僅與獵物密度相關(guān),而且也與天敵的生態(tài)位相關(guān)。同時,研究建立了田間自然條件下擬環(huán)紋豹蛛、錐腹肖蛸、八斑球腹蛛和食蟲瘤胸蛛捕食兩種稻飛虱的功能反應(yīng)方程;3)初步建立了稻田節(jié)肢動物條形碼數(shù)據(jù)庫。利用馬氏網(wǎng)、陷阱法、盆拍法、吸蟲器等方法,采集稻田節(jié)肢動物種類,用COI基因的通用引物對LCO1490和HC02198,經(jīng)過PCR擴(kuò)增得到了131種稻田節(jié)肢動物種類的條形碼,為后面高通量測序建立了比較完整的參考庫;通過對該基因序列構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹發(fā)現(xiàn),COI基因能把近緣的種類聚為一支,與傳統(tǒng)的分類系統(tǒng)相一致;而且也能把近緣的種類通過該基因分開。鑒于稻田生態(tài)系統(tǒng)還沒有完整的種類資源庫來應(yīng)對這些變化,我們建立的條形碼數(shù)據(jù)庫不僅有利于本研究利用metabarcoding的方法來監(jiān)測稻田物種的多樣性,并且為以后的動物分類學(xué)研究提供了信息。4)篩選出商通量測序引物。根據(jù)PCR擴(kuò)增得到的稻田節(jié)肢動物條形碼庫,以及NCBI上已有的稻田節(jié)肢動物DNA序列,并結(jié)合發(fā)表文獻(xiàn)中所記載的引物,設(shè)計了一對比較好的minibarcode測序引物。對該引物進(jìn)行擴(kuò)增效率的評估表明,Mod1490F2-ZBJR引物對可擴(kuò)增的物種占評估種類數(shù)的87.67%,平均亮度為2.77個“＋”表明引物的通用性和擴(kuò)增效率已基本達(dá)到研究要求。5)基本明確了五種主要天敵的獵物譜及獵物轉(zhuǎn)換機(jī)制。本研究采用高通量測序和宏條形碼的方法,比較了稻田生態(tài)系統(tǒng)主要捕食性天敵擬環(huán)紋豹蛛、錐腹肖蛸、食蟲瘤胸蛛、八斑球腹蛛和黑肩綠盲蝽對稻田主要害蟲白背飛虱和褐飛虱的生態(tài)控害功能、獵物多樣性和獵物轉(zhuǎn)換動態(tài),表明擬環(huán)紋豹蛛具有較強(qiáng)的群內(nèi)捕食行為,而黑肩綠盲蝽和錐腹肖蛸具有較高的稻飛虱捕食率。綜上所述,本文利用探針法定量研究了不同科蜘蛛對兩種飛虱的捕食作用,并得到四種蜘蛛田間的功能反應(yīng)方程。同時,利用高通量測序和宏條形碼技術(shù)研究了五種天敵的獵物譜,發(fā)現(xiàn)這五種天敵在水稻移栽前期均能捕食中性昆蟲;在水稻生育中后期,對白背飛虱和褐飛虱捕食量大。在不同的農(nóng)田系統(tǒng),稻田捕食性天敵對害蟲的