灰飛虱滯育特性的研究.pdf

1、滯育對昆蟲物種的延續(xù)具有極其重要的意義，它能夠使昆蟲的抗寒、抗旱與耐熱能力增強，更加能忍耐惡劣的環(huán)境條件，度過不利于種群發(fā)生的季節(jié)，維持物種與個體的生存;使昆蟲生長發(fā)育階段、世代的發(fā)生時間與最有利的季節(jié)同步，充分利用食物資源;使昆蟲種群發(fā)育整齊一致，增大雌雄個體之間的交配機率，從而產(chǎn)生更多的后代，保證種群的繁衍。同時昆蟲所特有的滯育特性能夠使其種群分散在不同的時期繁殖，以避免不可預(yù)測的災(zāi)難性氣候給種群帶來的毀滅性打擊。
　　灰飛虱

2、Laodelphax striatellus(Fallén)(SBPH)，屬半翅目飛虱科，是危害水稻的主要害蟲之一，以若蟲和成蟲在水稻基部刺吸危害為主，同時成蟲在水稻植株組織內(nèi)產(chǎn)卵造成危害?；绎w虱還傳播多種植物病毒病，造成病害的普遍流行與稻谷的減產(chǎn)?；绎w虱以3，4齡若蟲在小麥等禾本科植物、田埂、荒地、溝渠邊及路旁雜草中越冬，但是關(guān)于灰飛虱的越冬特性特別是滯育性一直存在著爭議且缺少不同地理種群滯育特性等的研究。本文以三個地理種群灰飛虱為對

3、象，采用室內(nèi)光、溫模擬與室外田間取樣調(diào)查相結(jié)合來研究灰飛虱的滯育特征，同時綜合灰飛虱若蟲體內(nèi)保幼激素、蛻皮激素合成酶在滯育與非滯育的灰飛虱體內(nèi)在表達量的變化規(guī)律，明確了灰飛虱的滯育特性及其在不同地區(qū)間的差異，確定了光照對灰飛虱雄蟲翅型的影響作用。主要研究結(jié)果如下:
　　1.光周期和溫度對灰飛虱若蟲滯育誘導(dǎo)的影響
　　通過對高于灰飛虱若蟲發(fā)育起點的兩個溫度(20℃、27℃)下的不同光周期(LD4∶20，LD8∶16，LD10∶

4、14，LD12∶12，LD14∶10，LD16∶8)對灰飛虱發(fā)育歷期的測定，結(jié)果表明:灰飛虱若蟲在短光照(LD4∶20，LD8∶16，LD10∶14，LD12∶12)下顯著延長，是一種若蟲兼性滯育的昆蟲，屬于光周期反應(yīng)4種類型中的短日照型。光照是誘導(dǎo)灰飛虱若蟲進入滯育的重要因子;溫度輔助光照對若蟲滯育進行調(diào)控，低溫短光照更有利于誘導(dǎo)灰飛虱進入滯育。
　　2.灰飛虱滯育的判斷標(biāo)準(zhǔn)的制定
　　低溫（20±1℃）、適溫（27±1℃

5、）條件下，長光照14和16小時若蟲的發(fā)育速度最快，將兩光照處理下若蟲的發(fā)育歷期進行差異顯著性檢驗，若無顯著性差異，則將兩光照下發(fā)育最長的若蟲期作為灰飛虱個體滯育的判斷標(biāo)準(zhǔn);若存在顯著性差異，則將長光照16小時下最長的若蟲期作為個體滯育的判斷標(biāo)準(zhǔn)。
　　3.灰飛虱滯育的光敏感蟲態(tài)
　　22℃下，將吉林長春種群灰飛虱若蟲的不同齡期在可誘導(dǎo)滯育的短光周期(LD10∶14)和不可誘導(dǎo)滯育的長光周期(LD16∶8)下有規(guī)律的相互轉(zhuǎn)換，

6、對不同處理下試蟲的滯育率及發(fā)育歷期進行對比分析，結(jié)果表明:吉林種群灰飛虱對光周期的敏感蟲態(tài)為2齡若蟲。此外，研究發(fā)現(xiàn)灰飛虱的整個若蟲期對光照的變化也可有一定的反應(yīng)。
　　4.不同地理種群灰飛虱滯育特性的比較
　　通過對越南河內(nèi)(21.05°N，105.85°E，)、中國江蘇姜堰(32.51°N，120.14°E)以及中國吉林長春(43.51°N，124.14°E)三個不同氣候條件（熱帶、亞熱帶、溫帶）下的灰飛虱種群的滯育特性

7、進行比較，明確:低緯度地區(qū)灰飛虱若蟲的發(fā)育顯著快于高緯度地區(qū)，而滯育率則是高緯度地區(qū)更高;并且對于這三個地理種群灰飛虱，低溫短光照都是誘導(dǎo)其進入滯育更有利的條件。河內(nèi)、姜堰、長春種群灰飛虱若蟲20℃、光周期LD10∶14條件下，滯育率最高，分別為42.01％、89.52％和98.24％;27℃則分別為1.59％、75％和78.95％。對于臨界光周期，姜堰種群灰飛虱20℃、27℃下為12 h30min和11 h;長春種群為13h和11 h

8、20 min，結(jié)果可知高緯度地區(qū)吉林長春種群灰飛虱臨界光周期較低緯度江蘇姜堰地區(qū)灰飛虱種群要長，且不同溫度下高緯度地區(qū)臨界光周期的變化較低緯度地區(qū)的快。
　　5.灰飛虱的越冬性質(zhì)
　　以江蘇姜堰地區(qū)灰飛虱種群為例，對田間自然種群灰飛虱的越冬性質(zhì)進行探究，結(jié)果表明:姜堰地區(qū)灰飛虱9月13日、9月16日主要以4齡和5齡若蟲為主，并且無滯育個體;而9月28日已存在68.54％的3齡以下個體進入越冬，至11月15日田間若蟲越冬率達1

9、00％;若蟲的越冬齡期主要以4齡為主，少量5齡，極少數(shù)的2、3齡個體。通過對采集時灰飛虱若蟲的齡期推測可知，當(dāng)自然光周期縮短至可誘導(dǎo)灰飛虱若蟲進入滯育的光照時，田間低齡若蟲部分進入越冬，部分發(fā)育至成蟲，而高齡若蟲則由于錯過了對光照的敏感蟲態(tài)而直接發(fā)育為成蟲。
　　在對灰飛虱越冬解除的實驗中，將不同時間采集的越冬灰飛虱若蟲放入溫度27℃、光周期LD16∶8的光照培養(yǎng)箱內(nèi)，結(jié)果表明:9月28日至12月10日采集的越冬灰飛虱在上述培養(yǎng)箱

10、中發(fā)育歷期呈現(xiàn)出逐漸延長的趨勢，至12月10日達到最大;自12月26日起采集的灰飛虱若蟲，發(fā)育歷期逐漸縮短直至春季發(fā)育至成蟲。根據(jù)中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)和翟保平(2004)計算日出日落的方法可知，同年姜堰地區(qū)自然光周期在12月20日縮短至最短后開始延長，而溫度則在1月份達到最低，因此根據(jù)田間灰飛虱若蟲進入越冬時間及越冬解除兩個實驗我們推測:光照是調(diào)控姜堰地區(qū)灰飛虱進入越冬和越冬后發(fā)育的關(guān)鍵因子;并且灰飛虱越冬的解除并不需要低溫的作用

11、。
　　與此同時，將12月10日采集的灰飛虱若蟲放入光周期LD16∶8，20℃、27℃、30℃進行不同的溫度下的越冬解除實驗，以期明確溫度在灰飛虱越冬解除中的作用。結(jié)果顯示:在這三個處理下的發(fā)育時間為20℃＞27℃＞30℃，這表明高溫更利于灰飛虱越冬效果的解除。綜上所述，越冬期間灰飛虱對溫度及光照仍具有較高的敏感性。
　　灰飛虱越冬后的春季發(fā)育中，以4齡越冬的若蟲發(fā)育至5齡的蛻皮高峰為3月15日-3月27日，羽化至成蟲的蛻皮

12、高峰為3月29日-4月7日;而以5齡越冬的若蟲春季發(fā)育羽化至成蟲的高峰在3月27日-4月3日.由此可知，無論以何種蟲態(tài)越冬的灰飛虱若蟲羽化為成蟲的時間較為集中，這就增大了灰飛虱雌雄個體之間的交配機率，保證種群的繁衍.
　　在越冬灰飛虱中存在大量被寄生的個體，寄生率最高達44.44％，經(jīng)鑒定寄生蜂為黑腹單節(jié)鰲蜂。實驗結(jié)果表明寄生蜂與被寄生灰飛虱若蟲一同進入越冬，并在第二年春天同時發(fā)育，有利的預(yù)防了灰飛虱種群的爆發(fā)。
　　6.滯

13、育灰飛虱體內(nèi)激素合成酶基因的相對表達量的變化規(guī)律
　　通過熒光定量PCR的方法對合成保幼激素以及蛻皮激素關(guān)鍵酶JHAMT、CYP15A1、CYP307A1、CYP306A1、CYP314A1這五個基因的相對表達量進行測定，以期初步探討激素對灰飛虱若蟲滯育的調(diào)節(jié)機制。滯育期間灰飛虱體內(nèi)與保幼激素合成相關(guān)的JHAMT基因的表達量顯著升高，而與蛻皮激素合成相關(guān)的CYP307A1、CYP306A1基因的表達量顯著下降，并且在這三個基因的表

14、達量回調(diào)時，滯育的若蟲開始大量以及連續(xù)的蛻皮。通過此結(jié)果我們明確灰飛虱的滯育與保幼激素和蛻皮激素存在著密切的關(guān)系，受到保幼激素以及蛻皮激素的調(diào)控。
　　將發(fā)育至4齡第10天的滯育灰飛虱若蟲喂食含有LsJHAMT的dsRNA液體人工飼料，喂食期為5天，顯著降低了靶標(biāo)基因mRNA的表達水平，但由于僅降低了此基因約30％的相對表達量，并未降至可導(dǎo)致若蟲大量蛻皮的水平（降低約50％），所以雖然在若蟲發(fā)育歷期上略有縮短，但是與對照相比無顯著

15、性差異。
　　6.光周期對灰飛虱翅型的影響
　　對越南河內(nèi)、江蘇姜堰、吉林長春三個地理種群不同光周期下灰飛虱雌雄成蟲的翅型進行了統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)灰飛虱翅型的變化規(guī)律（尤其雄蟲）與光周期存在著密切的關(guān)系，短光照可誘導(dǎo)大量短翅型成蟲（尤其短翅型雄蟲）出現(xiàn)。并且短翅型雄蟲百分率的變化趨勢與滯育率一致，短光照LD10∶14下最高，長光照下幾乎沒有。
　　對光周期轉(zhuǎn)換實驗中灰飛虱的翅型進行統(tǒng)計分析，同樣，短翅型雄蟲的比率與滯育率的