日本松干蚧受病原真菌侵染的机理及生物防治研究

日本松干蚧Matsucoccus matsumurae是我国松林重大害虫，适应性强，繁殖量大，连年成灾，虫体被蜡，防治困难。本课题研究蜡蚧轮枝菌等病原真菌对该虫侵染机理及生物防治。包括：①松干蚧雌雄和不同龄期虫体蜡泌物超微结构和化学成分变化对病原菌附着和入侵的影响，掌握病原菌分解蜡泌物途径和易入侵龄期和虫体部位；②在显微、超微结构和细胞水平上，研究病原菌穿透体壁、侵染血淋巴、血细胞、内部组织器官过程及组织病理学特征；③病原菌穿透松干蚧体壁过程中蛋白酶、几丁质酶和脂酶的作用，血腔中芽生孢子如何以血淋巴为营养繁殖和侵染，其海藻糖酶对海藻糖的分解情况，揭示病原菌胞外酶与毒力的关系；④研究松干蚧不同发生区森林环境温湿度特点及季节变化对病原菌存活、萌发、生长和感染效果的影响，筛选适合当地应用的菌种制剂、防治的虫态、季节和用量。为利用病原菌防治松干蚧提供科学依据，实现有虫不成灾可持续控制的目的。

日本松干蚧 Matsucoccus matsumurae 是我国松林一种重要外来害虫，分布我国东部九省市，在北方主要危害油松，南方危害马尾松，连年成灾。在树皮裂缝下刺吸，隐蔽性强，具泌蜡保护，防治困难。本课题在辽宁和吉林，山东青岛，浙江金华布点，研究日本松干蚧受病原真菌侵染的机理及生物防治。1）首次采用DNA技术，研究日本松干蚧在我国自然地理种群的遗传分化，发现浙江金华、山东青岛、辽宁抚顺3个地理种群有很近的亲缘关系，属于同一虫种，但金华与青岛两种群关系较近。解决了多年来我国松干蚧的物种和分布不清的问题，为该虫的科学管理和防治提供了依据。2）研究日本松干蚧生物学特性，发现三个气候区各虫态发育历期差异明显，且与气温相关，补充了新的发育过程和形态特征，列出天敌昆虫14科59种，对该虫的检疫、种群监测和防治具重要意义。3）研究日本松干蚧各阶段泌蜡特点和蜡质合成生化机制，发现脂肪酸合成酶和脂肪酸延伸酶参与蜡质合成。这是从生化水平对松干蚧泌蜡机制的首次报告。4）采用光学显微、扫描和透射电镜技术，研究各龄期虫体的泌蜡腺体种类、结构及蜡泌物的变化，发现了新的蜡腺和泌蜡机制。5）采用4个菌株，研究昆虫病原真菌对蚧虫蜡泌物的降解作用，发现菌株分泌的脂肪酶和脱氢酶参与蜡质降解，其中脂肪酶发挥了更为关键的作用，揭示了病原菌通过降解蜡质而侵染蚧虫的作用机制，这在国内外属于首次。6）研究日本松干蚧雌性生殖系统结构特征，首次观察到双核滤泡细胞和附核，提供了松干蚧雌性生殖系统的新内容，发现了与新蚧类不同的特征，在揭示其进化、发育和生殖特点方面具重要意义。7）从自然感病的褐软蚧上分离出一株病原真菌，通过形态和分子鉴定为镰孢霉，提供了蚧虫生物防治新菌种。8）采用蜡蚧霉和镰孢霉的4个菌株，研究各菌株对松干蚧的致病力，筛选出蜡蚧霉V3.4505菌株对松干蚧具有高致病力，发现三龄若虫和雌成虫为最敏感虫期，为松干蚧生物防治提供了基础。9）研究松干蚧染菌后组织病理学和生物化学反应，发现蜡蚧霉对松干蚧的快速致病特性，主要通过体壁入侵，还可通过阴门直接入侵，观察到病原菌对血淋巴、脂肪体、肌肉等的侵染症状。检测到虫体内糖代谢的变化，揭示了病菌对蚧虫营养物质的利用和血糖转换作用。10）掌握了蜡蚧霉代谢毒素的半制备分离技术，发现蜡蚧霉代谢产物中存在邻苯二甲酸二丁酯。它可能是作用于蚧虫的一种致病毒素。