林業(yè)重大害蟲-櫟空腔癭蜂開題報告

畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告生物與食品工程學(xué)院系（院）2013屆題目林業(yè)重大害蟲-櫟空腔癭蜂蟲癭群落結(jié)構(gòu)課題類型論文類課題來源河南省教育廳基礎(chǔ)前沿項目學(xué)生姓名李戰(zhàn)旗學(xué)號200906060039專業(yè)生物技術(shù)年級班2009級1班指導(dǎo)教師王景順職稱副教授填寫日期：2013年4月8日一、本課題研究的主要內(nèi)容、目的和意義主要內(nèi)容櫟空腔癭蜂2012年由Pujade-Villar和王景順鑒定并命名，該蟲以幼蟲吸取栓皮櫟葉片汁液，并刺激葉片被害處形成球狀蟲癭，不僅影響葉片的光合作用，而且極度消耗樹體營養(yǎng)，嚴(yán)重削弱樹勢，造成葉片早落，甚至死亡。目前林州市境內(nèi)尤其是林石公路兩側(cè)及大峽谷景區(qū)櫟樹林內(nèi)櫟空腔癭蜂突發(fā)成災(zāi)，被害株率達(dá)100％，栓皮櫟是河南省南太行山區(qū)生態(tài)防護(hù)林的主要組成樹種，如果任其擴(kuò)散蔓延，會直接影響國家的生態(tài)建設(shè)工程，加劇生態(tài)環(huán)境惡化，其生態(tài)學(xué)、天敵資源、預(yù)測、防治的研究至今仍為空白，迫切需要對該蟲生態(tài)學(xué)、天敵資源、成災(zāi)規(guī)律開展技術(shù)研究，以指導(dǎo)對該蟲防治工作的開展。研究櫟空腔癭蜂蟲癭群落結(jié)構(gòu)的目的：1.了解櫟空腔癭蜂蟲癭群落結(jié)構(gòu)。2.了解空腔癭蜂蟲癭群落結(jié)構(gòu)之間相互作用的規(guī)律。研究櫟空腔癭蜂蟲癭群落結(jié)構(gòu)的意義：通過對櫟空腔癭蜂蟲癭群落結(jié)構(gòu)的了解，制定出簡單實用經(jīng)濟(jì)有效方法來抑制空腔癭蜂數(shù)量的快速增長，保證櫟樹正常生長發(fā)育，以維護(hù)地區(qū)的生態(tài)平衡，健康發(fā)展。旁都是營養(yǎng)細(xì)胞，其四周是空泡薄壁組織和薄的厚壁形成的外殼。這些營養(yǎng)性組織是癭蜂蟲癭的特征，它們是由大型薄壁細(xì)胞組成，其染色體結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)含量和生理組織類似的種子。這些細(xì)胞代表癭蜂發(fā)育過程的唯一食品資源來源。這些幼蟲蟲室在形態(tài)學(xué)上具有相似性，而世代的物種特異性主要表現(xiàn)在外層薄壁細(xì)胞和表皮。這些外部組織在癭蜂族和周期性孤雌生殖之間差別很大。2.蟲癭的成長在生長階段，蟲癭作為礦物營養(yǎng)素和光合同化物（在光合作用固定的碳）的接收器。外層蟲癭組織也合成單寧和酚類，這些化合物原以為是抗蟲物質(zhì)，然而，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)是一些昆蟲的興奮劑，還有一些功能是作為一種殺真菌劑。葉片上蟲癭可以提升在受影響的葉片光合速率，并對產(chǎn)生的光合物質(zhì)進(jìn)行攔截。它和其他組織也可以通過轉(zhuǎn)移這些鄰近地區(qū)的資源來集中養(yǎng)分和和光合物質(zhì)。有些癭蜂使短命植物的結(jié)構(gòu)改變（如柳絮）而延長了寄主上的這些結(jié)構(gòu)的壽命，延長其開發(fā)期限。3.蟲癭的成熟成熟期主要特征是細(xì)胞分裂的減少，蟲癭細(xì)胞停止對寄主植物資源的收集。癭蜂幼蟲啃食蟲癭內(nèi)室的營養(yǎng)細(xì)胞，并使鄰近的薄壁細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)闋I養(yǎng)細(xì)胞。取食行動直到蟲癭的厚壁組織外殼為止。許多癭蜂幼蟲的腸道在化蛹之前都是封閉的。在蟲癭里，圍繞蟲室的組織都木質(zhì)化，許多幼蟲因為內(nèi)部空室而死亡。而木質(zhì)化也使另一些草食動物不可利用帶有蟲癭的葉片，并且木質(zhì)化還決定了蟲癭器官何時與寄主脫落。幼蟲控制木質(zhì)化時機(jī)，許多蟲癭在秋天樹葉飄落前落下，確保上面覆蓋樹葉創(chuàng)造一個合適的小氣候，在其中化蛹或進(jìn)入滯育。櫟樹癭蜂蟲癭群落1.癭蜂蟲癭群落的組成由于具有明顯的界限并且封閉，櫟樹癭蜂群落已經(jīng)成為群落生態(tài)學(xué)的模式系統(tǒng)之一。櫟樹蟲癭的群落結(jié)構(gòu)，其中包括生產(chǎn)者、草食動物、癭蜂及寄居動物、自然天敵寄生蜂、捕食者以及真菌，支持著分類學(xué)上的多樣性。寄居動物屬于2個類群。癭蜂寄居動物（Synergini族），只取食蟲癭組織，盡管不誘導(dǎo)產(chǎn)生蟲癭，卻能改變其周圍的組織環(huán)境。癭蜂類寄居動物要么誘導(dǎo)產(chǎn)生它們自己幼蟲的蟲癭組織（不致死的寄居動物），要么在癭蜂所產(chǎn)生的室內(nèi)生活，可導(dǎo)致癭蜂死亡（致死寄居動物）。第二類寄居動物包括一系列主要取食蟲癭的蛾類幼蟲，這些蛾類幼蟲可能是通過阻止與蟲癭成熟有關(guān)的木質(zhì)化而致癭蜂死亡。寄生動物除了上面所談?wù)摰镊[翅目以外，其它鱗翅目還能通過取食葉片或蟲癭組織而導(dǎo)致癭蜂高的死亡率。在丹麥，由于一種導(dǎo)致落葉的毛蟲的爆發(fā)使3種Neuroterus的癭蜂滅亡。啄木鳥和嚙齒類動物可以打開很堅硬的木質(zhì)化蟲癭，而一些較小的鳥造成一些薄的蟲癭里癭蜂較高的死亡率。脊椎動物的捕食很可能在癭蜂種群、動態(tài)和蟲癭特征的進(jìn)化研究上起著重要的作用。真菌也是導(dǎo)致癭蜂死亡的重要因素。植物組織中通常有很多內(nèi)生真菌，其菌絲在植物組織中生長而不表現(xiàn)癥狀。在人工侵染試驗中，內(nèi)生真菌Disculaquercina可造成癭蜂100%的死亡率。癭蜂以及其它內(nèi)寄生昆蟲通過減少與內(nèi)寄生真菌的空間接觸而降低癭蜂的死亡率。在蟲癭里高單寧酸含量也對癭蜂的生存有利。2.蟲癭結(jié)構(gòu)對癭蜂蟲癭群落的意義癭蜂具有非常復(fù)雜和多樣性的蟲癭結(jié)構(gòu)。蟲癭的多樣性是對天敵多樣性的選擇適應(yīng)。自然天敵造成癭蜂高的死亡率，蟲癭組織調(diào)節(jié)癭蜂與天敵之間的相互作用。癭蜂誘導(dǎo)蟲癭，蟲癭又給予癭蜂保護(hù)。而現(xiàn)在的研究熱點(diǎn)集中在蟲癭特征在調(diào)節(jié)植物、蟲癭誘導(dǎo)者、天敵三者之間關(guān)系的相互作用上。不同的天敵寄生不同形態(tài)特征的癭蜂，說明沒有一種結(jié)構(gòu)能完全避免天敵的寄生。特定的蟲癭結(jié)構(gòu)可以避免很多特定的天敵的寄生?；鄯置谖飳Π`蜂抵抗天敵具有重要作用。Andricus、Disholcaspis、Dryocosmus屬癭蜂誘導(dǎo)的蟲癭可以分泌蜜露吸引螞蟻，而螞蟻可以減少寄居生物和寄生生物對蟲癭的攻擊。蟲癭的強(qiáng)度對癭蜂抵抗天敵具有要作用。一般認(rèn)為，堅韌的蟲癭比柔軟的蟲癭更具抵御天敵的能力，這是因為其增加了產(chǎn)卵的難度。一些最堅硬的蟲癭的2種天敵Ormyrusnitidulus和Torymusauratus的產(chǎn)卵器中錳的含量很高，這與蟲癭的堅韌度相適應(yīng)。這種堅韌的結(jié)構(gòu)也可以排除鱗翅目幼蟲。蟲癭的厚度對癭蜂抵抗天敵具有要作用。這是因為蟲癭厚度對寄生生物產(chǎn)卵器長度有嚴(yán)格的限制。Torymusflavipes對各自寄主有2種不同長度的產(chǎn)卵器。因此直到蟲癭完全形成，里面的蟲癭幼蟲才開始發(fā)育以提高其生存率的。蟲癭蟲室數(shù)量在保護(hù)癭蜂幼蟲免于天敵侵害方面具有重要的作用，外圍蟲室的幼蟲比在里面蟲室的幼蟲更容易受到天敵侵害。同樣，在寄居動物里也具有這樣的規(guī)律。寄居動物增加蟲癭的厚度，而且幼蟲越多，蟲癭厚度越大。還有一些形態(tài)特征可能也影響天敵襲擊,盡管其有效性還沒有經(jīng)過測試。(a)涂層粘的樹脂涂層已在櫟樹癭蜂演變中反復(fù)出現(xiàn)。這些涂層可以通過增加天敵的捕食風(fēng)險，而對蟲癭誘導(dǎo)者有利。(b)許多蟲癭在發(fā)育過程中會改變顏色，通常由綠色轉(zhuǎn)為紅色。在多大程度上癭蜂幼蟲控制顏色的合成還不知道，但有證據(jù)表明,雌性天敵識別蟲癭顏色，并使用它進(jìn)行寄主的質(zhì)量進(jìn)行評價。(c)涂層的毛狀物，刺的長度和密度在癭蜂進(jìn)化中也反復(fù)出現(xiàn)。在癭蜂中，毛狀物濃密或棘會影響天敵攻擊,而更加結(jié)實的刺可以更有效防治脊椎動物的捕食。（d）許多蟲癭在蟲室和外層蟲癭組織中具有空室，這種空室導(dǎo)致了產(chǎn)卵器部分長度由于沒有支持而減低了產(chǎn)卵時的力量，穿過這樣一種空域,還要穿透包在蟲癭周圍的最堅硬的薄層厚壁組，只有擁有一個特別鋼化產(chǎn)卵器的天敵才能穿透這樣的厚壁組織。3.蟲癭的非形態(tài)特征對寄生生物群落影響寄主植物分類單元,蟲癭的位置，蟲癭發(fā)育所需的時間都影響天敵種類豐富度。例如,Neuroterusquercusbaccarum的有性世代，可以在葉上發(fā)育，也可以在花上發(fā)育，經(jīng)過一段時間的增長,他們會從樹上落下，在地面上成熟的。在葉上蟲癭天敵襲擊利率和物種豐富度比在花上低。然而,在這種情況下,蟲癭在不同的位置中也有不同的生物氣候?qū)W，因此，蟲癭位置和蟲癭發(fā)育的時間應(yīng)該是一體的。盡管一些天敵和寄居動物都有共同的癭蜂，但在癭蜂群落中也存在一些波動。如上所提到的Neuroterusquercusbaccarum，僅僅蟲癭位置的不同卻造成了群落結(jié)構(gòu)的顯著差異。栓皮櫟是河南省南太行山區(qū)生態(tài)防護(hù)林的主要組成樹種，如果任其擴(kuò)散蔓延，會直接影響國家的生態(tài)建設(shè)工程，加劇了生態(tài)環(huán)境惡化，櫟空腔癭蜂2012年是由Pujade-Villar和王景順鑒定并命名。其生態(tài)學(xué)、天敵資源、預(yù)測、防治的研究至今仍為空白，導(dǎo)致該蟲防治缺乏必要的技術(shù)支撐，嚴(yán)重妨礙了各項工作的有效進(jìn)行。迫切需要對該蟲。生態(tài)學(xué)、天敵資源、成災(zāi)規(guī)律開展技術(shù)研究，以指導(dǎo)對該蟲防治工作的開展。三、擬采取的研究方法（方案、技術(shù)路線等）和可行性論證研究方法：1.室內(nèi)觀察：每年4月份，櫟樹芽開始萌動，定期從野外剪取蟲癭,在實驗室解剖觀察幼蟲發(fā)育、化蛹、羽化情況。同時把采回的癭瘤（按采集時間編號），分裝于通風(fēng)防霉的容器中或在地面上鋪10－15cm的土，使土壤始終保持半濕潤狀態(tài)（即手握土能成土球，手伸開即散的狀態(tài)）把從野外采集的蟲癭放在土層上，用紗籠罩著，定期收集羽化的成蟲，觀察羽化種類和數(shù)量。2.野外調(diào)查：設(shè)專人重點(diǎn)觀察，根據(jù)往年發(fā)生情況選取樣株。一種方法是從4月份櫟樹開始萌芽起，隨機(jī)選取5棵樣樹。繞樹一周隨機(jī)選取5根枝條。進(jìn)行編號觀察芽的萌發(fā)、癭瘤的形成過程及生長情況、成蟲的活動情況。另一種方法定期用細(xì)紗網(wǎng)罩一個標(biāo)準(zhǔn)枝，按采集時間編號。每天觀察蟲癭的生長變化，以及網(wǎng)罩內(nèi)昆蟲種類和數(shù)量。同時在櫟樹于不同部位隨機(jī)取樣采集蟲癭，解剖觀察生長發(fā)育情況，直至羽化，找出各蟲態(tài)發(fā)生的始、盛、末期、越冬蟲態(tài)。3.蟲癭內(nèi)幼蟲識別方法：從蟲癭中剖出寄生蜂的老熟幼蟲，并依據(jù)外部形態(tài)，主要是體表結(jié)構(gòu)頭殼特征等進(jìn)行仔細(xì)觀察。將一致形態(tài)特征者歸為同一種，然后將每種的一部分，作為標(biāo)本制成染色永久玻片后再進(jìn)行顯微觀察。進(jìn)行以上初步分類后，把各種幼蟲的另一部分置于恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)待化蛹、羽化至成蟲，以便鑒定種名，同時保留部分幼蟲和蛹，作為系統(tǒng)觀察和對照。部分幼蟲標(biāo)本供電鏡掃描作外部形態(tài)觀察?？尚行哉撟C：近幾年來，本項目已經(jīng)對櫟葉癭蜂生物學(xué)特性進(jìn)行了系統(tǒng)的調(diào)查。初步掌握了其危害特點(diǎn)、生活習(xí)性、生活史特征、種群動態(tài)等、天敵種類等，為深入研究該蟲的生物學(xué)生態(tài)學(xué)特性奠定了基礎(chǔ)。國外對櫟樹癭蜂區(qū)系組成、寄主植物與癭蜂關(guān)系、癭蜂與天敵的關(guān)系、癭蜂生活史、櫟樹癭蜂群落結(jié)構(gòu)與動態(tài)的研究為該項目的完成奠定了堅實的基礎(chǔ)。四、預(yù)期結(jié)果（或預(yù)計成果）了解了櫟空腔癭蜂蟲癭群落結(jié)構(gòu)，及群落結(jié)構(gòu)之間相互作用的規(guī)律。明白了影響蟲癭群落結(jié)構(gòu)及其動態(tài)的相關(guān)因素。為深入研究該蟲的生物學(xué)生態(tài)學(xué)特征及害蟲防治打下堅實的理論基礎(chǔ)。五、研究進(jìn)度安排2013年1月21日——2013年1月25日定題，接受任務(wù)書；2013年1月25日——4月7日在假期和畢業(yè)實習(xí)期間，根據(jù)選擇的課題，查閱文獻(xiàn)，收集整理有關(guān)資料，擬定開題報告；2013年4月8日——4月14日提交開題報告，開始實驗；2013年4月15日——5月12日進(jìn)行實驗，進(jìn)行對實驗結(jié)果進(jìn)行分析和比對；2013年5月13日——5月19日整理資料和實驗結(jié)果，構(gòu)思論文，完成論文初稿；2013年5月20日——5月26日進(jìn)行論文預(yù)答辯和答辯，根據(jù)答辯情況修改論文，并完成論文終稿，排版打印。六、主要參考文獻(xiàn)賈春楓,劉志,奇特的蟲癭[J].昆蟲知識,2004,41(6):603-606.王光鉞,王義平,吳鴻.蟲癭與致癭昆蟲[J].昆蟲知識,2010,21(2):419-424.鄧曉韶,曾玲,陸永躍.金脈刺桐葉片上刺桐姬小蜂蟲癭結(jié)構(gòu)及變化規(guī)律[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2009,30(1):31-33劉世彪,張代貴,龔雙姣.植物的蟲癭與成癭昆蟲[J].生物學(xué)通報,2008,43(6):17-20.駱有慶.栗癭蜂的天敵(綜述).北京林學(xué)院學(xué)報,1985,3(2):82-92.馬雙敏,虞泓,李晨程等.植物蟲癭[J].昆蟲知識,2008,53(2):330-335.魏成貴.槲柞癭蜂的初步研究.昆蟲知識,1965,12(3):160-162.趙志模,郭依泉.群落生態(tài)學(xué)原理與方法[M].重慶:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社重慶分社,1990,147-172.任立宗.馬尾松林昆蟲群落及時空結(jié)構(gòu)的研究[J].林業(yè)科學(xué)研究,1988,1(4):397-403.劉玉珍,韓寶瑜.常年釋放白僵菌的馬尾松林蟲生真菌和動物群落的結(jié)構(gòu)及時空格局[J].生物數(shù)學(xué)學(xué)報,1995,10(3):205-216.莫建初,廖飛勇,王德良等.溴氰菊酯對馬尾松林昆蟲群落多樣性的影響[J].中南林學(xué)院學(xué)報,1998,18(4):235-240.張真.馬尾松林昆蟲群落動態(tài)及穩(wěn)定性研究[J].林業(yè)科學(xué),1998,34(1):65-71.韓寶瑜.皖南冬季馬尾松林昆蟲、蜘蛛和蟲生真菌群落結(jié)構(gòu)和動態(tài)的研究[J].林業(yè)科學(xué)研究,1996,9(4):338-343.李孟樓,劉朝斌.秦嶺南坡火地塘林區(qū)落葉松人工林的昆蟲群落及其結(jié)構(gòu)[J].西北林學(xué)院學(xué)報,l995,10(1):68-73．溫秀軍,張明偉.油松天然次生林昆蟲群落結(jié)構(gòu)及多樣性的研究[J].河北林業(yè)科技,1997,35(2):1-5.AbramsP.Somecommentsonmeasuringnicheoverlap.Ecology,1980,61(1):44-49.HurlbertSH.Themeasurementofnicheoverlapandsomerelatives.Ecology.1978.59(1):67-77.SchONroggeK,MoriyaS,MelikaG,etal.Earlyparasitoidrecruitmentininvadingcynipidgalls[J].GallingArthropodsandTheirAssociates,2006,12(1):91-101.SchONroggeK,StoneGN,CrawleyMJ.Spatialandtemporalvariationinguildstructure:parasitoidsandinquilinesofAndricusquercuscalicis(Hymenoptera:Cynipidae)initsnativeandalienranges[J].Oikos.1995,72(1):51-60.SchONroggeK,WalkerP,CrawleyMJ.ComplexlifecyclesinAndricuskollari(Hymenoptera,Cynipidae)andtheirimpactonassociatedparasitoidandinquilinespecies[J].Oikos.1999,84(2):293-301.SchONroggeK,WalkerP,CrawleyMJ.Parasitoidandinquiline