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方法文章

以棉花中烟粉虱 Bemisia tabaci 为模型系统建立田间固着性昆虫生命表的方法学

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DOI:

10.3791/56150

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2017年11月1日

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本文内容

摘要

生命表可用于量化昆虫种群中死亡率的来源和速率,有助于理解、预测和调控农业生态系统中的种群动态。本文介绍了针对具有固着性未成熟发育阶段的昆虫,在田间开展和分析基于同生群的生命表的方法。

摘要

生命表提供了一种用于测量种群随时间变化的出生与死亡时间进程的方法。它还可用于量化种群中死亡的来源及其发生速率,在生态学(包括农业生态系统)中具有多种应用。水平生命表,即基于同生群的生命表,是量化种群生命率最直接且准确的方法,因为它追踪一个种群中从出生到死亡的同一批个体。本文介绍了利用全球性害虫烟粉虱(Bemisia tabaci)幼体阶段固着性特点,在田间开展并分析基于同生群生命表的实验方案。单个昆虫通常位于棉叶的下表面,可用无毒记号笔在昆虫周围画一个小圆圈进行标记。随后可借助手持放大镜对这些昆虫进行反复观察,以测量其从一个发育阶段到下一阶段的发育进程,并识别与自然或人为致死因素相关的特定阶段死亡原因。分析方法解释了如何正确测量在同一发育阶段内同时作用的多种致死因素,以及如何利用此类数据计算具有实际意义的种群动态参数。该方法未直接考虑成虫的存活与繁殖,因此其推论仅限于幼体阶段的动态。文中提供了一个实例,重点研究了自下而上(植物质量)和自上而下(天敌)效应在棉田系统中对烟粉虱(B. tabaci)死亡动态的影响。

引言

生命表是生态学中一种具有悠久历史的常用工具1,2。生命表本质上是种群在一段时间内出生和死亡情况的记录,此类数据可用于量化多个对理解与预测种群动态具有重要意义的参数。生命表还可提供有关死亡原因的信息,有助于理解营养级相互作用,并为农业和自然系统中害虫的防控策略制定提供依据。已有大量基于野外调查的生命表被用于昆虫研究3,4,5,相关分析为许多人工管理及自然生态系统中昆虫种群的动态、调控机制和预测方法提供了重要见解6,7,8,9,10,11,12,13,

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方案

注意:下述技术被视为不完全生命表,因为其未明确包含成虫阶段的繁殖或死亡情况。术语“同生群”等同于“世代”,因其考察的是从卵到成虫阶段的死亡率。

1. 建立野外实验点

  1. 一旦作物上出现昆虫,可在作物生长期间的任何时间开展生命表研究。启动研究的时间选择将取决于研究的目标和目的。
  2. 选择靠近试验小区中心的两行作物,以尽量减少邻近小区或未耕种区域带来的边缘效应。用金属标志旗或木桩标记每行的起始位置,以便在作物长大后能方便地重新定位。
  3. 从试验小区边缘沿行方向向内移动 3-4 m。使用其中一行建立卵期种群,另一行建立若虫期种群。

2. 建立卵群

  1. 使用8倍手持放大镜检查棉株主茎顶端附近叶片(通常为顶部第二或第三节位)的叶背面,寻找新产的卵。
    注意:生活史阶段 B. tabaci 通常在植物冠层中呈垂直分布,卵多位于植株上部,而较老的若虫则依次分布在下方。这是由于1st 龄期若虫停留在产卵叶片上,随着植株生长,植物在初始产卵位置上方继续长出新叶。
    1. 使用高倍15X物镜观察新鲜卵,并在使用8X物镜标记昆虫前确认鉴定结果。新鲜卵在镜下呈亮白色,与较老的卵明显区别图1A 和 1B

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结果

一个示例队列如下所示 表 2 展示生命表结果的典型呈现方式与计算方法。最有用的数据是每个阶段内各因素的边缘死亡率。通过将这些死亡率转换为k值(方案第6部分),可方便地估算各阶段特定因素的死亡率、各因素跨阶段的死亡率,以及整个世代的总死亡率。此外,该方法还便于进行不可替代死亡率、关键因子分析及密度依赖性分析。

Asiimwe 的研究中展示了代表性结果 等29本研究采用生命表来衡量自下而上(植物质量)和自上而下(天敌影响)效应对死亡率的相对影响 B. tabaci 棉田系统中的种群。一项为期三年的重复(n = 4)裂区试验,以三种灌溉频率(分别为土壤含水量耗竭20%、40%和60%,代表湿润、正常和干旱条件)作为主区处理,以两种天敌调控水平(未干扰和通过重复施用广谱杀虫剂进行干扰)作为裂区处理。所选用的杀虫剂因其对害虫无直接影响,但对棉花田.......

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讨论

通常,对于世代重叠广泛的多化性昆虫,生命表的构建局限于纵向方法,即对种群在时间序列上进行重复取样,然后利用多种图示和数学方法,估算各发育阶段的个体补充量,并根据各生活阶段数量密度的变化推断其死亡率。2该方法的优势在于,通过从种群中分离出一组静止且同龄的昆虫,并持续追踪其随时间的命运变化,从而规避了这一局限性。死亡率可被直接估算,同样重要的是,至少在较宽泛的类别范围内,导致死亡的因子也能够被识别。例如,吸食性捕食,移除)

这些广泛的死亡类别在野外使用15倍放大镜相对容易区分,但具体的致死原因则较难确定。进一步区分特定的刺吸式捕食者种类或特定的脱落原因也是可能的。Naranjo 和 Ellsworth13 使用多元回归方法,识别出与特定发育阶段捕食率相关的捕食者种类,以及不同咀嚼式捕食者种类和气象参数(降雨量、风速)与特定阶段脱落率之间的关联。未知类别可能涵盖了多种潜在的死亡来源。例如,已知许多蚜小蜂科(aphelinid)寄生蜂会进行寄主取食

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披露

作者无任何利益冲突需要披露。

致谢

感谢 D. Ashton、V. Barkley、K. Beimfohr、F. Bojorquez、J. Cantrell、G. Castro、R. Christensen、J. Fearn、C. Jara、D. Meade、G. Owens、L. Rodarte、D. Sieglaff、A. Sonoqui、M. Stefanek、B. Stuart、J. Trejo、A. Slade 和 E. Yescas 提供的技术支持。本研究部分得到了美国农业部农业研究局(USDA-Agricultural Research Service)、美国农业部国家食品与农业研究所推广病虫害综合治理项目(USDA-National Institute for Food and Agriculture Extension IPM Program)和病虫害管理替代方案特别项目、Cotton Incorporated、亚利桑那棉花种植者协会、棉花基金会、美国农业部-合作扩展教育局(USDA-CREES)、北美病虫害综合防治项目(NAPIAP,西部地区)以及西部地区病虫害综合防治特别项目的支持。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
警示胶带Gempler, Janesville, Wisconsin USA52273五种颜色
马尼拉商品标签American Tag Company, Pico Rivera, California USA12-104
超细头记号笔Sanford, Bellwood, Illinois, USA451898可在 Office Max、Amazon 购买
Peak 放大镜 8XAdorama, New York, NY USA2018
Peak 放大镜 15XAdorama, New York, NY USA19621

参考文献

  1. Deevey, E. S. Life tables for natural populations of animals. Quart. Rev. Biol. 22, 283-314 (1947).
  2. Southwood, T. R. E. Ecological Methods. , 2nd Ed, Chapman and Hall. (1978).
  3. Podoler, H., Rogers, D. A new method for the identification of key factors from life-table data.

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