2017, Vol. 37文章信息
- 冯树丹, 李晓慧, 汪洋洲, 张军, 徐文静, 张正坤, 王德利, 李启云
- FENG Shudan, LI Xiaohui, WANG Yangzhou, ZHANG Jun, XU Wenjing, ZHANG Zhengkun, WANG Deli, LI Qiyun.
- 二种交配型球孢白僵菌对亚洲玉米螟的生态控制作用
- Ecological control of the Asian corn borer, Ostrinia furnacalis (Guenée) by two cloned Beauveria bassiana strains
- 生态学报[J]. 2017, 37(2): 650-658
- Acta Ecologica Sinica[J]. 2017, 37(2): 650-658
- http://dx.doi.org/10.5846/stxb201508081673
-
文章历史
- 收稿日期: 2015-08-08
- 网络出版日期: 2016-06-13
2. 吉林省农业科学院植物保护研究所, 公主岭 136100;
3. 东北师范大学, 长春 130024
2. Institute of Plant Protection, Jilin Academy of Agricultural Sciences, Gongzhuling 136100, China;
3. Northeast Normal University, Changchun 130024, China
在自然与农业生态系统中,生物种间关系是复杂的。例如,昆虫病原真菌对昆虫种群数量起着重要的调控作用,可以利用这一特性开展对农作物害虫的生物防治或生态调控。已有研究表明,一些昆虫病原真菌除可以直接应用于害虫防治外,还能够在自然状态下或人工接种方式内生定殖在植物中形成共生体,不仅导致植株生长过程中的一系列生理生化变化,影响其代谢活动和营养利用效率等,起到促生作用、提高其抗逆性(抗病虫和抗非生物胁迫等)和生态适应性,亦直接或间接地影响着宿主病原菌或昆虫的生长与发育,从而深刻地影响着三者生态系统的生物结构和组成[1-6]。
通常把能够在植物中能够定植生长的昆虫病原菌称为内生真菌。其中,球孢白僵菌Beauveria bassiana是目前研究最多的植物内生昆虫病原真菌之一,其能够直接或间接地影响植物的代谢过程,同时对植物相关的害虫本身、种群参数及其植物病害也有着双重的控制和影响[7-17]。Bing和Lewis在1991年首次利用白僵菌植物内生性开展了害虫防治研究[7],他们用球孢白僵菌分生孢子悬液对玉米叶面进行喷施开展欧洲玉米螟Ostrinia nubilalis (Hübner)防治研究,表明叶面处理组能极大程度的降低欧洲玉米螟蛀孔数量。其后,1992年,他们采用茎基部注射的方法接种处于散粉期的玉米,发现注射的球孢白僵菌能够侵入到玉米植株中,并沿着植株维管束向上扩散[18-19]。他们调查发现1623条死亡欧洲玉米螟幼虫中只有65条僵虫,且在这些玉米植株中也未发现球孢白僵菌分生孢子的存在,因此,他们推测定殖在玉米植株体内的球孢白僵菌可能是分泌大量对欧洲玉米螟具有毒性的物质而非孢子感染途径控制欧洲玉米螟。
国内外对于利用内生球孢白僵菌控制亚洲玉米螟种群机理和应用的研究很少。本实验室张军[20]建立了球孢白僵菌不同交配型分子鉴定体系。随后,李晓慧等[21]利用不同交配型球孢白僵菌构建了球孢白僵菌-玉米共生体。结果显示不同交配型球孢白僵菌在亚洲玉米螟定殖检测率有差异,且定殖回收后的球孢白僵菌交配型基因MAT1-1-1发生了变异,而交配型基因MAT1-2-1无变异。据此推测,在内生定殖过程中球孢白僵菌菌株与玉米植株之间会产生相互作用；不同交配型菌株之间也产生了相互作用。而且这种相互作用在提高玉米生态适应性和对生态控制亚洲玉米螟的同时,也在一定程度上引起了球孢白僵菌的表型和遗传背景的改变。为此,选取前期工作中所使用的两种球孢白僵菌菌株BbOFDH1-5(MAT1-1-1型,B5)和BbDPSD2(MAT1-2-1型,B2),在玉米幼苗期灌根接种,比较回收菌株与释放原始菌株的生物学特性和毒力,比较研究不同交配型球孢白僵菌菌株对玉米植株生长及其共生体抗虫活性的影响。这将为今后改进生态防治中的球孢白僵菌育种技术、应用剂型、施用方式与策略提供新思路。
1 材料和方法 1.1 供试菌株与昆虫供试球孢白僵菌为 BbOFDH1-5和BbDPSD2菌株,交配型分别为单一的MAT1-1-1型(B5)和MAT1-2-1型菌株(B2)。菌种和亚洲玉米螟,均为本实验室分离保存培养或饲养。
1.2 玉米种植及球孢白僵菌接种处理选用吉单209玉米种子,以1%的次氯酸钠表面消毒5 min,无菌水冲洗5次,播入装有灭菌基质(田间土壤与营养土体积比1∶1,121℃灭菌1.5 h)的花盆中。每盆保证1株苗。
待玉米幼苗长到三叶期时,对玉米幼苗进行灌根接种处理。接种白僵菌孢子悬液的浓度为1×107个孢子/mL,每株接种20 mL。
1.3 内生-球孢白僵菌的分离与鉴定 1.3.1 内生球孢白僵菌的分离每个处理组接种白僵菌14 d 后,选择新鲜的活体健康植株。参照Soroush等方法[17],叶片经表面消毒后,并剪裁均匀,放入PDA 培养基平板(直径60 mm)上进行检测,分离获得内生白僵菌。
1.3.2 内生球孢白僵菌的分子鉴定将回收内生白僵菌和原始菌株接种到SDY 培养基里,26 ℃、180 r/min 培养3—4 d。收集菌丝并提取DNA,方法参照文献[22]。交配型基因(MAT1-1-1/MAT1-2-1)的扩增和分析参照李晓慧等方法进行[21]。rDNA-ITS片段的扩增和分析参照WHITE等的方法[23]。PCR产物经1%琼脂糖凝胶电泳分离鉴定。所得rDNA-ITS测序结果,利用分析软件DNAMAN将其序列与释放原菌株的rDNA-ITS相比对。
1.3.3 内生球孢白僵菌的菌落直径和产孢量测试将回收内生白僵菌和原始菌株分别接种到PDA培养基平板上,接种后放入生化培养箱培养(26℃,RH=90%),每个菌株重复3次,待其充分产孢后观察其菌落形态特征。
采用稀释法进行单孢分离测定。分别取各菌株的分生孢子于含有0.01%吐温-80的无菌水中配制孢子悬浮液,孢子悬浮液含有200个孢子/5 μL左右时,用无菌枪头吸取5μL孢子悬浮液滴入到PDA培养基平板中。每菌株重复3次,待菌落长到第10天时采用十字交叉法测量并记录菌落直径。
待菌落长到第14天时,测量1 g孢子粉的产孢量。把0.1 g孢子粉放入100 mL 含有0.01%吐温-80的无菌水中,在旋涡振荡器上充分振荡分散后,配制成孢子悬浮液。每个菌株取样3次,滴在血球计数板上,镜检孢子数,计算测定产孢量。
1 cm2菌落含孢量=(平均每小格孢子数×4×106×稀释倍数)/(3.14×0.16)
1.3.4 内生球孢白僵菌的室内毒力测试以3龄亚洲玉米螟幼虫为试虫。从不同处理组分离出来的菌株中随机选择3株进行杀虫活性测定。采用亚洲玉米螟非琼脂半人工饲料配方进行饲料配制[24],配制成1×108 CFU/mL白僵菌孢子浓度的带菌饲料。将带菌饲料用灭菌药匙分装置于24孔细胞培养板(约1 g/孔)备用。将3龄幼虫单头接入带菌饲料的孔板中,每个处理组24头,6次重复。对照处理为吐温-80的无菌蒸馏水配制的无菌饲料饲喂。将接入幼虫的培养板置于26℃、相对湿度60%—80%、L∶D=14 h∶10 h 恒温培养箱。接种的第2天起连续调查10 d。观察记录幼虫生长状态和每个处理组幼虫死亡数量。
1.4 不同交配型球孢白僵菌-玉米共生体对玉米生长影响试验设接种B5、接种B2、接种B5+B2等量混合3个处理组,以浇灌无菌水为对照组CK,每个处理重复40盆,置于温室(白天温度(26±2)℃,夜间温度(20±2)℃,相对湿度50%,光照12 h/d),每周浇1次营养液。
植物生长和生物量的测定：在玉米植株生长35 d、63 d和91 d时,每组选定40株,测定植株株高；100 d时,测定植株干生物量(65℃,36 h)等指标。
1.5 不同交配型球孢白僵菌-玉米共生体对亚洲玉米螟产卵偏好和生长发育的影响 1.5.1 共生体对亚洲玉米螟成虫产卵影响的调查本试验采用罩笼接成虫的方法,调查不同玉米-球孢白僵菌共生体对亚洲玉米螟成虫产卵的偏好性影响。在玉米植株3叶期扣罩笼,罩笼采用带有尼龙纱网的网笼(80 cm×70 cm×80 cm)罩住供试盆栽的玉米植株上,底部垫以木板,每个罩笼含B5、B2或B5 + B2处理组的盆栽玉米植株各1盆,没有侵染球孢白僵菌菌株的对照组1盆,每个罩笼含4盆玉米植株,随机摆放,花盆间摆放距离一致,每盆1株玉米,并保持叶面积相对一致,5次重复。在玉米植株7叶时期,每个罩笼内释放亚洲玉米螟刚羽化的成虫5对,释放后立即用图钉将网笼与木板固定,以防成虫逃逸。整个试验期间,不进行任何化学防治。于释放玉米螟成虫一周后统计不同处理植株上的卵块数。以产卵反应指数(ORI)[25]来衡量测试带有不同交配型球孢白僵菌的植株对雌蛾产卵选择反应的引诱或趋避作用,其计算公式为：
ORI=(Nt-Nc)/N
式中,Nt 为处理组卵块数；Nc 为对照组卵块数；N 为总产卵块量。
1.5.2 共生体对亚洲玉米螟幼虫存活率和化蛹率的影响本试验采用发育测定的方法,当玉米植株长到抽雄期,选取发育良好的无虫供试植株,侵染球孢白僵菌的B5组、B2组、B5+B2组的盆栽玉米植株各10盆,没有侵染球孢白僵菌菌株的对照组10盆,4次重复。每个花盆的间隔50 cm,每株玉米内接种亚洲玉米螟3龄幼虫3头。每隔2—3 d,记录幼虫存活情况；直至成虫羽化时实验结束,检查玉米植株上的亚洲玉米螟存活量、化蛹量等情况；然后计算各处理组和对照组的平均存活率和平均化蛹率等。
1.6 数据分析采用DPS 15.10数据处理系统和Microsoft Excel软件分析。地上植株高度、地上部分干重、地下部分干重、产孢量、菌落直径、幼虫平均体重、幼虫存活率和化蛹率采用完全随机设计；生测矫正死亡率,采用随机区组设计。方差分析使用单因素实验统计分析,多重比较采用Duncan氏新复极差法。
死亡率(%)=死亡数/供试虫数×100%
校正死亡率(%)=(处理组死亡率±对照组死亡率)/(100-对照组死亡率)×100%。
2 结果分析 2.1 不同交配型球孢白僵菌-玉米共生体的构建及回收菌株生物学特性分析在不同处理组玉米叶片的PDA检测平板中,处理组玉米植株组织上,均出现了白色略带灰黄色粉末状菌落(图 1),菌落厚实,菌丝生长随时间推移不断向外扩展蔓延。没有接种的CK对照组未检测到白僵菌菌落。
|
| 图 1 不同处理组玉米叶片离体检测内生白僵菌的菌落形态 Fig. 1 Morphology of entophytic B. bassiana colonies from corn leaves cultured in vitro |
分别对接种前原始菌株和不同处理组回收内生菌株进行了分子鉴定。不同处理组回收菌株分别随机选取3株。内生真菌分别标记为EN-B5-01、EN-B5-02、EN-B5-03；EN-B2-14、EN-B2-17、EN-B2-19；EN-B5+B2-23、EN-B5+B2-25、EN-B5+B2-27。总DNA经PCR扩增均检测到rDNA-ITS、MAT1-1-1和MAT1-2-1基因(图 2)。其中,B5处理组回收的菌株谱带为MAT1-1-1型,B2处理组回收的菌株谱带为MAT1-2-1型,而B5+B2等量混合处理组回收菌株中均含有MAT1-2-1型交配型。EN-B5+B2-23和EN-B5+B2-27含有MAT1-1-1型交配型,EN-B5+B2-25仅含有MAT1-2-1交配型,这显示MAT1-2-1交配型菌株B2定殖检测率较高,但是从交配型基因扩增谱带浓度看,回收的混合型菌株中B5占一定优势。所得rDNA-ITS测序结果与释放原菌株的rDNA-ITS相比对同源性为100%,这显示回收菌株来源于释放菌株。
|
| 图 2 不同处理组回收内生定殖菌落rDNA-ITS和MAT序列扩增结果 Fig. 2 Amplification of rDNA-ITS and MAT sequences from endophytic colonies of different inoculation group A：ITS扩增谱带 ITS amplification products；B：MAT1-1-1扩增谱带 MAT1-1-1 amplification products；C：MAT1-2-1扩增谱带 MAT1-2-1 amplification products；M：DNA分子标准样品 DNA marker；泳道1-12样品分别为：B5、B2、EN-B5-01、EN-B5-02、EN-B5-03、EN-B2-14、EN-B2-17、EN-B2-19、EN-B5+B2-23、EN-B5+B2-25、EN-B5+B2-27、无菌水对照 |
经过纯化后分离的不同菌株,在PDA培养基上的外观形态表现出一定差异。经过内生的白僵菌均表现出营养生长旺盛,大多数菌落纯白色,菌丝生长过程中常产生枯黄色代谢水珠。EN-B5+B2在形态上与EN-B5和EN-B2相比对,其菌落较为厚实；EN-B5和EN-B2相比没有较大的差异。11株供试菌株菌落直径、产孢量存在着明显差异(表 1)：菌株B5、EN-B5+B2-23、EN-B5+B2-25菌落直径≥40.5 cm,表现出良好的生长特性；菌株EN-B5-3、EN-B2-19、EN-B5+B2-23产孢量均在8.68×108 孢子/mL以上。总体上看,释放原B5菌株比释放原B2菌株菌落生长速度要优；EN-B5类菌株产孢量为最优。
以3龄亚洲玉米螟幼虫为试虫,测定12株球孢白僵菌(组合)的杀虫活性。结果显示(表 1),未经过内生阶段的原始菌株的致病性强于内生真菌处理组。B5+B2菌株组合对亚洲玉米螟有较强致病性的为,处理5 d校正死亡率达(71.52±0.59)%,10d校正死亡率达(83.98±0.78)%,缩短了杀虫周期且具有显著的协同增效作用。
| 处理 菌株编号 Strains No |
生物学特性Biological characteristics | 玉米螟生测校正死亡率Corrected mortality of ACB | ||
| 菌落直径/mm Colony diameter |
产孢量(×108个/mL) Sporulation quantity |
5d校正死亡率/% Corrected mortality for 5 days |
10d校正死亡率/% Corrected mortality for 10 days |
|
| B5 | 43.50±1.05a | 4.89±0.34de | 58.31±0.87bc | 74.25±1.25ab |
| EN-B5-1 | 36.67±2.58bc | 4.58±0.50ef | 56.95±0.89bc | 70.07±1.46ab |
| EN-B5-2 | 36.61±2.32bc | 7.87±0.33c | 59.01±0.85bc | 73.55±1.29ab |
| EN-B5-3 | 37.23±2.12bc | 9.57±0.33a | 53.45±0.97c | 67.99±1.57b |
| B2 | 32.00±1.62d | 3.95±0.56c | 67.47±0.80ab | 79.86±0.98ab |
| EN-B2-14 | 31.80±4.98d | 7.75±0.53c | 61.80±0.80abc | 79.13±1.02ab |
| EN-B2-17 | 30.94±2.64d | 5.17±0.39de | 56.93±0.90bc | 74.94±1.22ab |
| EN-B2-19 | 31.23±3.96d | 8.68±0.37b | 54.15±0.95bc | 70.78±1.44ab |
| B5+B2 | - | - | 71.52±0.59a | 83.98±0.78a |
| EN-B5+B2-23 | 40.60±1.78ab | 8.81±0.31b | 65.27±0.73ab | 79.81±0.98ab |
| EN-B5+B2-25 | 41.00±3.46ab | 5.35±0.36d | 59.70±0.84bc | 70.76±1.42ab |
| EN-B5+B2-27 | 35.27±1.00cd | 5.67±0.38d | 61.09±0.81abc | 75.54±1.29ab |
| CK | - | - | 0.00±0.00 | 0.00±0.00 |
| 表格中菌落直径和产孢量为平均值±标准差 | ||||
图 3、图 4显示了不同处理组玉米植株的高度和生物量。结果表明,在植株地上平均高度方面,3个生长阶段统计数据表现出相同趋势差异,处理组B5、B2、B5+B2植株的63 d和91 d的平均高度均显著高于对照组(F=3.034,P=0.0304)。在植株地上平均干重方面,100 d植株平均干重,B5组和B2组与对照组没有显著差异,但是B5 + B2组与对照组有显著性差异(F=3.295,P=0.0217)。同样,处理组B5组和B2组与对照组没有显著差异,但B5+B2与对照组有显著性差异(F=18.573,P＜0.001)。综合分析,接种过球孢白僵菌的玉米植株的地上部生长高度、生物量和根重均优于对照组。
|
| 图 3 不同处理组不同生长时期玉米植株的地上平均高度 Fig. 3 Average height of corn among different groups during different growth stages 标注相同字母的不同处理间在0.05水平上差异不显著；误差棒为标准差 |
|
| 图 4 不同处理组玉米植株的平均干重 Fig. 4 Average dry weight of corn among different groups 标注相同字母的不同处理间在0.05水平上差异不显著；误差棒为标准差 |
表 2显示了不同处理组雌蛾产卵的状况。结果表明,亚洲玉米螟雌蛾在处理组玉米植株上所产的卵量显著少于对照,其中B2处理组的卵量最少,且显著少于B5组处理,但与B5+B2混合处理组中的卵量差异不显著。测试雌蛾群体对处理组玉米植株的平均产卵反应指数ORI值均显著的小于0(表 2)。这一结果说明玉米-内生球孢白僵菌共生体对亚洲玉米螟雌蛾产卵具有显著的趋避作用,各组的趋避程度大小依次为B2>B5+B2>B5。
| 处理组Treatment group | 平均每株卵块量No. of egg mess | ORI值ORI value |
| B5 | 1.80 ± 0.80 b | -0.233 |
| B2 | 0.20 ± 0.20 c | -0.500 |
| B5+B2 | 0.80 ± 0.37 bc | -0.400 |
| CK | 3.20 ± 0.80 a | 0.000 |
| *图中数据为平均值±标准误； ORI： Overposition response index | ||
表 3结果表明,对照组幼虫较处理组幼虫体重无显著差异；3个处理组中B5组的亚洲玉米螟幼虫存活率显著低于对照组(F=0.425,P＜0.001),而B2组和B5+B2组与对照没有差异(F=0.0.025 ,P=0.260)；不同处理间仅B5组的化蛹率显著低于B2组。综合幼虫存活率和化蛹率的数据来看,在接种过球孢白僵菌的玉米植株能显著的抑制亚洲玉米螟幼虫的存活和化蛹,各组的抑制程度大小依次为B5>B5+B2>B2。
| 处理 Treatment |
幼虫平均重量 Average weight of larvae /mg |
存活率 Survival rate/% |
化蛹率 Pupation rate/% |
| B5 | 74.02±27.05a | 38.33±2.15 c | 34.77±2.88 b |
| B2 | 81.33±37.93a | 62.50±0.83 b | 42.76±2.71 a |
| B5+B2 | 76.02±31.02a | 65.00±0.96 b | 40.99±1.72 ab |
| CK | 83.22±25.51a | 80.83±1.60 a | 41.33±2.14 ab |
| 图中数据为平均值±标准误; 存活率=存活幼虫数量/接虫数量; 化蛹率=化蛹数量/存活幼虫数量 | |||
球孢白僵菌是重要的虫生真菌,是应用最为广泛的生物防治杀虫真菌之一,在我国已经成功应用于亚洲玉米螟和马尾松毛虫Dendrolimus punctatus Walker的防治。近10年来,吉林省在应用白僵菌防治亚洲玉米螟的面积逐年增加,现年防治面积稳定在33万hm2左右,累计防治面积超过200万hm2,防治工作的实施为减少玉米产量损失、提高玉米品质和促进农民增收起到了至关重要的作用,并大量降低了化学农药的投入,保护了环境和天敌,产生了显著的生态效益。但是,随着气候变化、秸秆还田面积逐年上升、种植结构调整等因素的影响,东北地区亚洲玉米螟的发生规律逐年变化,对利用白僵菌进行生物防治工作提出了新的要求。
本研究首次采用不同交配型基因(MAT1-1-1,MAT1-2-1)标记不同株系的球孢白僵菌,接种玉米构建白僵菌-玉米共生体来研究其对亚洲玉米螟的生态控制作用。MAT1-1-1(I型)和MAT1-2-1(II型)两种交配型是球孢白僵菌产生有性世代的必要条件之一[26-27]。采用交配型基因和rDNA-ITS基因对不同菌株进行遗传标记来研究内生真菌与寄主植物形成的共生体,为共生体的建立和回收的内生白僵菌菌株的鉴定提供了快捷准确途径,是研究球孢白僵菌内生定殖及互作机理的前提。本研究通过体外组织分离培养和基因扩增证实成功构建了球孢白僵菌-玉米内共生体,并证明回收的内生白僵菌来源于接种菌株,由于两个菌株混合等量接种后分离到了混合交配型菌株,其交配型基因扩增显示MAT1-2-1型菌株 B2定殖检出率高,但MAT1-1-1型菌株B5在混合型菌株中有优势,其是否与自然界中不同交配型菌株比例不平衡或生态适应性能力有相关性还有待于进一步研究来证明。进一步的生物学特性数据显示球孢白僵菌回收菌株营养生长较原始菌株旺盛,菌落直径大小和致病力有所下降但无显著性差异,但是其产孢量普遍显著提高,说明球孢白僵菌在玉米植株内生定殖过程中确实发生了表型可塑性的改变。
内生真菌定殖的发生能够促进植物、牧草生长或影响生物群落的生物多样性[28-29],具有不同基因型的植物内生真菌与寄主植物形成共生关系后,对植物的生长发育和生物量的影响不同[30]。本研究发现不同交配型内生-球孢白僵菌对宿主植物生物量影响显著,处理与对照相比较,其植株地上高度和地上地下生物量均有明显提高,不同交配型球孢白僵菌内共生对寄主植物的促生作用强度不一样,交配型MAT1-1-1型B5菌株对地上植株高度增强作用明显,交配型MAT1-2-1型菌株B2对地上地下生物量的提高作用明显,而B5+B2混合处理组的地下根干重又显著高于B5组和B2组,这不仅说明内生菌的促生作用与交配型有关,而且也与不同交配型菌株之间的相互作用有关,不同交配型菌株之间的配合使用具有协同增效作用；同时,由于处理组的地下根系干重显著高于对照组,我们推测共生体的形成对地下根系的影响大于对地上部分的影响,进一步对植株地上植株与地下部分生物量的总体分配产生了较大的影响,其中B5+B2组尤为明显。
球孢白僵菌可以与寄主植物形成共生体,且具有控制害虫种群作用,主要通过孢子感染引起植食昆虫的僵化死亡[31-33]、产生毒性物质影响发育或产生营养竞争等实现[34]。还有研究进展显示,内生真菌作为异养生物,与植株所形成的共生体对植食性昆虫的作用效果,与内生真菌的种类和基因型是有关的[35-36]。本研究结果显示在亚洲玉米螟雌蛾产卵时,它会更多的主动选择在没有接种球孢白僵菌或球孢白僵菌定殖率低的玉米植株上产卵,并且能有效地避开球孢白僵菌感染较多的B2组植株。这一现象在多食性昆虫棉铃虫Helicoverpa armigera对接种内生真菌直立顶孢霉Acremonium strictum番茄叶片的产卵趋避作用也可观测到[37]。进一步的幼虫接种实验结果显示,当亚洲玉米螟取食不同交配型球孢白僵菌接种的玉米植株时,虽然处理组存活幼虫的重量与对照组的幼虫没有显著差异,但与对照组相比,其处理组幼虫存活率会降低。同时,通过两种不同交配型菌株构建的共生体处理间的化蛹率存在显著差异,其中,经MAT1-1-1型菌株B5单一接种的玉米植株的抗虫性,无论是存活率还是化蛹率都显著低于单一接种MAT1-2-1型菌株B2,这进一步说明两个不同交配型菌株在与玉米形成共生体后,通过共生体控制亚洲玉米螟的潜力存在差异。
综合以上结论,不同交配型球孢白僵菌在经过内生定殖后,玉米能够利用球孢白僵菌与其形成的共生体来促进自身生长和提高玉米在农业生态系统中的适应性。这种互惠关系的建成进一步通过趋避亚洲玉米螟产卵和抑制其幼虫发育、化蛹等实现对亚洲玉米螟的可持续生态防治。在这个过程中,不同交配型菌株对玉米的促生作用和其对亚洲玉米螟的生态控制潜力均得到了实现,还在一定程度上实现了物种间的协同进化,这为今后白僵菌施用方式提供了新思路。
| [1] | 王学霞, 杨民和, 王国红. 植物-内生真菌共生体对昆虫种群的影响. 生态学报 , 2009, 29 (10) : 5618–5626. |
| [2] | 荆元芳, 吴连杰, 马传洋, 任安芝, 高玉葆. 不同浓度和形态磷处理下内生真菌感染对高羊茅的影响. 生态学报 , 2014, 34 (13) : 3576–3583. |
| [3] | 王欣禹, 周勇, 任安芝, 高玉葆. 内生真菌感染对宿主羊草抗病性的影响. 生态学报 , 2014, 34 (23) : 6789–6796. |
| [4] | Arnold A E, Lewis L C. Ecology and evolution of fungal endophytes and their roles against insects//Vega F E, Blackwell M, eds. Insect-Fungal Assciations: Ecological and Evolution. Oxford: Oxford University Press, 2005: 74-96. |
| [5] | Quesada-Moraga E, López-Díaz C, Landa B B. The hidden habit of the entomopathogenic fungus Beauveria bassiana: first demonstration of vertical plant transmission. PLoS One , 2014, 9 (2) : e8927. |
| [6] | Cory J S, Hoover K. Plant-mediated effects in insect-pathogen interactions. Trends in Ecology & Evolution , 2006, 21 (5) : 278–286. |
| [7] | Bing L A, Lewis L C. Suppression of Ostrinia nubilalis (Hübner) (Lepidoptera: Pyralidae) by endophytic Beauveria bassiana (Balsamo) vuillemin. Environmental Entomology , 1991, 20 (4) : 1207–1211. DOI:10.1093/ee/20.4.1207 |
| [8] | Gurulingappa P, Sword G A, Murdoch G, McGee P A. Colonization of crop plants by fungal entomopathogens and their effects on two insect pests when in planta. Biological Control , 2010, 55 (1) : 34–41. DOI:10.1016/j.biocontrol.2010.06.011 |
| [9] | Akello J, Dubois T, Coyne D, Kyamanywa S. Effect of endophytic Beauveria bassiana on populations of the banana weevil, Cosmopolites sordidus, and their damage in tissue-cultured banana plants. Entomologia Experimentalis et Applicata , 2008, 129 (2) : 157–165. DOI:10.1111/eea.2008.129.issue-2 |
| [10] | Ownley B H, Griffin M R, Klingeman W E, Gwinn K D, Moulton K J, Pereira R M. Beauveria bassiana: endophytic colonization and plant disease control. Journal of Invertebrate Pathology , 2008, 98 (3) : 267–270. DOI:10.1016/j.jip.2008.01.010 |
| [11] | Tefera T, Vidal S. Effect of inoculation method and plant growth medium on endophytic colonization of sorghum by the entomopathogenic fungus Beauveria bassiana. BioControl , 2009, 54 (5) : 663–669. DOI:10.1007/s10526-009-9216-y |
| [12] | Posada F, Vega F E. Inoculation and colonization of coffee seedlings (Coffea arabica L.) with the fungal entomopathogen Beauveria bassiana (Ascomycota: Hypocreales). Mycoscience , 2006, 47 (5) : 284–289. DOI:10.1007/S10267-006-0308-6 |
| [13] | Akello J, Dubois T, Coyne D, Kyamanywa S. The effects of Beauveria bassiana dose and exposure duration on colonization and growth of tissue cultured banana (Musa sp.) plants. Biological Control , 2009, 49 (1) : 6–10. DOI:10.1016/j.biocontrol.2008.06.002 |
| [14] | Brownbridge M, Reay S D, Nelson T L, Glare T R. Persistence of Beauveria bassiana (Ascomycota: Hypocreales) as an endophyte following inoculation of radiata pine seed and seedlings. Biological Control , 2012, 61 (3) : 194–200. DOI:10.1016/j.biocontrol.2012.01.002 |
| [15] | Vega F E, Posada F, Aime M C, Pava-Ripoll M, Infante F, Rehner S A. Entomopathogenic fungal endophytes. Biological Control , 2008, 46 (1) : 72–82. DOI:10.1016/j.biocontrol.2008.01.008 |
| [16] | Bitsadze N, Jaronski S, Khasdan V, Abashidze E, Abashidze M, Latchininsky A, Samadashvili D, Sokhadze I, Rippa M, Ishaaya I, Horowitz A R. Joint action of Beauveria bassiana and the insect growth regulators diflubenzuron and novaluron, on the migratory locust, Locusta migratoria. Journal of Pest Science , 2012, 86 (2) : 293–300. |
| [17] | Parsa S, Ortiz V, Vega F E. Establishing fungal entomopathogens as endophytes: towards endophytic biological control. Journal of Visualized Experiments , 2013 (74) : e50360. |
| [18] | Bing L A, Lewis L C. Endophytic beauveria bassiana (balsamo) vuillemin in corn: the influence of the plant growth stage and ostrinia nubilalis (hübner). Biocontrol Science and Technology , 1992, 2 (1) : 39–47. DOI:10.1080/09583159209355216 |
| [19] | Bing L A, Lewis L C. Temporal relationships between Zea mays, ostrinia nubilalis (Lep.: Pyralidae) and endophytic Beauveria bassiana. Entomophaga , 1992, 37 (4) : 525–536. DOI:10.1007/BF02372322 |
| [20] | 张军, 赵强, 汪洋洲, 张正坤, 李启云. 球孢白僵菌交配型分子鉴定//中国植物保护学会成立50周年庆祝大会暨2012年学术年会论文集. 北京: 中国植物保护学会, 2012. |
| [21] | 李晓慧, 汪洋洲, 张军, 徐文静, 张正坤, 刘艳微, 孟鑫睿, 冯树丹, 李启云. 不同交配型球孢白僵菌在玉米植株中的定殖及其交配型基因变异比较研究. 中国生物防治学报 , 2014, 30 (6) : 743–749. |
| [22] | 朱衡, 瞿峰, 朱立煌. 利用氯化苄提取适于分子生物学分析的真菌DNA. 真菌学报 , 1994, 13 (1) : 34–40. |
| [23] | White T J, Bruns T, Lee S, Taylor J. 38-Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics//Innis M A, Gelfand D H, John J. Sninsky J J, White T J, eds. PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications. San Diego: Academic Press, 1990: 315-322. |
| [24] | 宋彦英, 周大荣, 何康来. 亚洲玉米螟无琼脂半人工饲料的研究与应用. 植物保护学报 , 1999, 26 (4) : 324–328. |
| [25] | 何康来, 文丽萍, 王振营, 周大荣, 丛斌. 几种玉米气味化合物对亚洲玉米螟产卵选择的影响. 昆虫学报 , 2000, 43 (S1) : 195–200. |
| [26] | Yokoyama E, Yamagishi K, Hara A. Structures of the mating-type loci of Cordyceps takaomontana. Applied and Environmental Microbiology , 2003, 69 (8) : 5019–5022. DOI:10.1128/AEM.69.8.5019-5022.2003 |
| [27] | Faeth S H, Hayes C J, Gardner D R. Asexual endophytes in a native grass: tradeoffs in mortality, growth, reproduction, and alkaloid production. Microbial Ecology , 2010, 60 (3) : 496–504. DOI:10.1007/s00248-010-9643-4 |
| [28] | de Battista J P, Bacon C W, Severson R, Plattner R D, Bouton J H. Indole acetic acid production by the fungal endophyte of tall fescue. Agronomy Journal , 1990, 82 (5) : 878–880. DOI:10.2134/agronj1990.00021962008200050006x |
| [29] | Clay K, Holah J. Fungal endophyte symbiosis and plant diversity in successional fields. Science , 1999, 285 (5434) : 1742–1744. DOI:10.1126/science.285.5434.1742 |
| [30] | Morse L J, Faeth S H, Day T A. Neotyphodium interactions with a wild grass are driven mainly by endophyte haplotype. Functional Ecology , 2007, 21 (4) : 813–822. DOI:10.1111/fec.2007.21.issue-4 |
| [31] | Wagner B L, Lewis L C. Colonization of corn, Zea mays, by the entomopathogenic fungus Beauveria bassiana. Applied and Environmental Microbiology , 2000, 66 (8) : 3648–3473. |
| [32] | Gurulingappa P, Sword G A, Murdoch G, McGee P A. Colonization of crop plants by fungal entomopathogens and their effects on two insect pests when in planta. Biological Control , 2010, 55 (1) : 34–41. DOI:10.1016/j.biocontrol.2010.06.011 |
| [33] | Bing L A, Lewis L C. Occurrence of the entomopathogen Beauveria bassiana (Balsamo) vuillemin in different tillage regimes and in Zea mays L. and virulence towards Ostrinia nubilalis (Hübner). Agriculture, Ecosystems & Environment , 1993, 45 (1/2) : 147–156. |
| [34] | Campos R A, Boldo J T, Pimentel I C, Dalfovo V, Araújo W L, Azevedo J L, Vainstein M H, Barros N M. Endophytic and entomopathogenic strains of Beauveria sp to control the bovine tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus. Genetics & Molecular Research , 2010, 9 (3) : 1421–1430. |
| [35] | Sullivan T J, Faeth S H. Gene flow in the endophyte Neotyphodium and implications for coevolution with Festuca arizonica. Molecular Ecology , 2004, 13 (3) : 649–656. DOI:10.1046/j.1365-294X.2004.02091.x |
| [36] | Clay K. Interactions among fungal endophytes, grasses and herbivores. Researches on Population Ecology , 1996, 38 (2) : 191–201. DOI:10.1007/BF02515727 |
| [37] | Jallow M F A, Dugassa-Gobena D, Vidal S. Influence of an endophytic fungus on host plant selection by a polyphagous moth via volatile spectrum changes. Arthropod-Plant Interactions , 2008, 2 (1) : 53–62. DOI:10.1007/s11829-008-9033-8 |