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确定影响田间种群豌豆蚜传播形态生产的环境因素
Ecological Entomology ( IF 2.0 ) Pub Date : 2023-06-07 , DOI: 10.1111/een.13257
Michael J. Bosch 1 , Anthony R. Ives 1
Affiliation  

介绍

多种昆虫物种表现出环境决定的形态型或多型现象,以能够飞行(通常有翅膀)或不会飞行的个体的形式进行传播(Braendle等人,2006年;Hochkirch&Damerau,2009年;Xu&  Zhang,  2017年 )。这些分散多态性通常被认为是由随时间变化的环境条件下的潜在繁殖和生存之间的权衡所驱动的(Harrison, 1980;  McPeek & Holt,  1992 ; Roff,  1986 ; Simpson et al.,  2011 ; Zera & Denno,  1997)。当栖息地的环境条件达到最佳时,如果不会飞的个体比有翅膀的个体表现出更高的繁殖力,则最大化繁殖产量比分散更有利。随着环境因素的减少,如果能够占据更好的栖息地,那么扩散就会受到青睐。这可能导致物种利用一种或多种环境因素的变化来提供有关何时扩散变形可能会增加适应性的线索。

根据个体反应的变化程度,环境线索可能会导致种群表型结构发生潜在的巨大变化,从不会飞行到能够飞行,反之亦然(Crossley et al., 2022;Lagos-Kutz et al.  , 2020  。这些变化可以通过改变周边地区亚种群之间的迁入或迁出来影响多型物种的种群动态。具有分散多态性的物种可能会经历零星的基因流速率、斑块定植、疾病传播和总体种群增长,具体取决于环境因素的空间变化程度(Hanski & Woiwod,1993;Lagos-Kutz 等  2020 Lin等人,  2018;Mazzi 和 Dorn, 2012年;辛普森与索德,  2008)。了解哪些环境因素用作线索可以帮助预测多型物种的种群动态以及周围群落将如何受到影响(Sun et al., 2015 ; Wennersten  & Forsman,  2012 ; Williams & Dixon,  2007)。

豌豆蚜 ( Acyrthosiphon pisum Harris) 是一种食汁液的半翅目昆虫,是豆科植物中多种作物的害虫,包括豌豆、苜蓿、蚕豆和三叶草(Holman,2009  。在整个生长季节的孤雌生殖阶段,由于繁殖力高且发育时间短,种群数量可在短短 3 天内翻倍(Harmon 等人,2009 年;Hutchison &  Hogg,  1984 年1985 年))。豌豆蚜与大多数其他蚜虫物种一样,在成虫阶段表现出多型翅二态性。翅膀二态性仅在夏季生长季节的孤雌雌性中发现,并且是由母亲根据她所经历的环境线索在出生前发育决定的(Müller等人,2001;  Sutherland,  1969a)。

与豌豆蚜母亲产生有翅昆虫(有翅后代)倾向变化相关的环境因素已得到深入研究(Braendle 等,  2006)。豌豆蚜密度高导致的拥挤已被证明可以通过增加触觉刺激(触角与其他蚜虫的接触)来增加有翅产量(有翅膀的后代的比例)(Sutherland,1969a  。还观察到随着宿主植物成熟度的增加,有氧产物的增加。这种增加被认为是运动增加导致触觉刺激增加的结果,或者直接来自寄主植物的营养质量(Sutherland,  1969b))。尽管尚未直接研究温度对豌豆蚜虫有气产量的影响,但对其他蚜虫物种进行的研究表明,在较低温度下,有气产量会增加。与寄主植物质量的情况非常相似,目前尚不清楚腺体对温度的反应机制是直接还是间接由运动变化增加的触觉刺激引起的(Johnson,1966;Schaefers&Judge  1971  。天敌(捕食者和寄生蜂)也已被证明可以增加豌豆蚜的有翼虫产量,天敌的存在比先前天敌存在的相关因素(例如卵、粪和利它素)具有更大的影响(Dixon & Agarwala,  1999;普兰达雷等人, 2014)。对多种天敌物种进行了调查,结果表明,蚜虫警报信息素((E)-β-法呢烯)的释放导致蚜虫运动增加并引起拥挤效应,从而增加了有翅昆虫的产量(Hatano 等)等人,  2010;Kunert 等人,  2005;Podjasek 等人,  2005;Sloggett 和 Weisser,  2002;Weisser 等人,  1999)。这些对天敌的影响与某些寄生蜂物种破坏寄生幼年蚜虫翅膀发育的能力不同(Christiansen-Weniger & Hardie,  2000))。感染真菌病原体的豌豆蚜成虫和感染真菌个体的群体可能具有更高的腺苷产量,这不仅是由于运动和触觉刺激的增加,而且还因为感染个体表达的生理线索(Hatano等,2012  最后,豌豆上的豌豆蚜在取食被豌豆花叶病毒感染的植物组织时会产生更多的有味物质(Hodge & Powell,  2010)。尽管多种因素可以影响豌豆蚜母亲产生有翼的倾向,但触觉刺激的拥挤效应似乎发挥着最大的作用,还有许多其他因素通过改变所经历的触觉刺激的程度来发挥作用。

尽管对豌豆蚜的有唾液产生进行了深入研究,但工作很大程度上仅限于实验室环境中的受控条件,记录个体或群体对不同环境因素的反应。很少有工作将这些研究的结果与现场的有气产物联系起来,因此几乎没有证据表明影响实验室有气产物生产的线索在现场有足够的变化来解释有气丰度的自然波动。然而,影响 Alate 产量的因素多种多样,这给将实验室研究结果与现场观察联系起来带来了挑战,因为许多因素可能在现场相关。例如,豌豆蚜丰度和天敌丰度可能呈正相关,使得很难区分这两种可能的环境因素来解释有氧产物的变化。尽管如此,相关解释变量带来的挑战可以通过适当的统计方法来解决。

在这项研究中,我们确定了哪些已被证明可以影响实验室中豌豆蚜有翼质产量的线索也可以解释田间有翼质产量的变化。具体来说,我们分析了 3 年来 5-9 个苜蓿田中豌豆蚜丰度、苜蓿高度(作为植物成熟度的衡量标准)、温度、捕食者、寄生、真菌感染和食草动物对有氧产量的影响。我们将食草动物的丰度纳入其中,尽管之前没有研究调查过它们对有翼产物的影响;这使我们能够比较草食动物的丰度和捕食者的丰度,看看竞争或捕食风险是否会产生不同的影响。我们使用统计方法来解释预测变量(环境线索)之间的共线性以及每周两次从每个字段采集的样本观察之间的时空相关性。因为之前的研究表明或表明拥挤是有翼藻产量的主要因素,所以我们预计豌豆蚜丰度是田间有翼藻产量的最强预测因素。据我们所知,这是第一项研究多种环境因素对田间种群中豌豆蚜有翼质生产的作用的研究。





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更新日期:2023-06-07
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