入侵害虫水椰八角铁甲多次交配效应及繁殖适应性变异机理

综合应用行为生态学和分子生物学技术，探讨水椰八角铁甲雌雄成虫多次交配的生理生态效应及其行为机理，分析由此导致的雌性成虫免疫活性和繁殖适应性变异及其机制；阐明多次交配与精子竞争和雌雄两性的配子投入的关系，从基因多样性方面分析其互作效应；明确影响雌雄成虫多次交配的因素，分析延迟交配和食物利用对繁殖适应性的影响效能等，丰富水椰八角铁甲的交配行为、交配体制和繁殖进化的研究，从多次交配引起繁殖适应性响应的角度揭示入侵生物成功入侵和爆发成灾的深层次机制。有关这方面的研究，将是从根本上阐明水椰八角铁甲种群的爆发为害问题，保护棕榈科植物免受入侵生物为害的关键所在。同时，该领域的研究也将对其他入侵生物猖獗危害机理和治理提供新的研究思路和控制途径，为丰富和完善入侵生物生态学理论体系提供科学依据。

前期有关入侵害虫入侵机制的研究，多数是从繁殖机制和能力角度分析，极少把入侵生物的雌雄多次交配行为导致免疫适应与繁殖效能增强，进而引起的种群爆发问题延伸到种群繁殖适应性变异方面。本项目重点分析了雌雄成虫多次交配效能及其与繁殖适应性的互作效应等，揭示了水椰八角铁甲成功入侵和爆发成灾的深层次机制。. 1. 阐明了不同交配状态雌雄成虫的交配行为，雌雄性成熟并不同步，雌性虽可提前8.4 d交配，但交配后并不能直接产卵；鞭节第5-9亚节在雌雄配偶识别和定位中具有关键作用，且雄性起主导作用；雌雄成虫的形态特征、体重、年龄、交配状态等均显著影响性选择、交配次数和持续交配时间等。. 2. 阐明了多次交配的生理生态效应，尤其是对雌性授精、产卵刺激及亲代寿命的影响机理，解析了多次交配中雌雄获益、繁殖和后代适应性的响应；繁殖适应和种群增长的最优交配次数为15次，验证了该种群存在“中间最优交配频率”，这种有利于增加雌性适合度的偏雌资源分配可能暗示了跨代的繁殖策略；分析了雌雄虫生殖系统组成及发育程度差异，阐明了多次交配中雄性精子供给、营养效应及其对雌虫卵巢的刺激作用，从雌虫繁殖适应性角度，揭示了多次交配行为提高雌虫繁殖适应性的机理。雌雄性在免疫防御上的差异不仅与多次交配的刺激有关，而且是对亲代寿命和繁殖投资的一种响应，体现了多次交配中的投资与获益之间的权衡。. 3. 阐明多次交配与精子竞争和雌雄两性的配子投入的关系。多次交配中雌虫受精囊中有核、无核精子的数量差异以及两性生殖器官内蛋白含量的变化是与两性投入与繁殖适应性相关联；在多次交配与基因多样性互作效应中，获得了11个多态性位点，其中多态性为2的10条，多态性为3的1条，每个多态性位点差异明显，从精子投入角度阐明了多次交配在繁殖策略、对亲代和后代适合度及遗传多样性方面的效应机理等。. 4. 采用两性生命表技术比较分析了雌性成虫繁殖动态和种群参数变化差异，揭示了寄主表面蜡质的影响效应及机理；取食不同寄主的水椰八角铁甲体内CAT、POD、SOD等的变化与其繁殖适应性相一致，这些变化是与寄主植物主要营养组成相关联。食物限制显著影响水椰八角铁甲繁殖和交配产卵；周期性和突发性饥饿处理对雌性抱卵量和卵黄可溶性蛋白含量的影响显著；延迟交配可显著提高交配频率、交配持续时间等，但过度的延长，反而不利。