三種稻飛虱（灰飛虱、褐飛虱、白背飛虱）對(duì)溫度脅迫耐受性的比較.pdf

1、水稻是世界上最為重要的糧食作物之一。然而，多年來(lái)，水稻生產(chǎn)受到稻飛虱的嚴(yán)重為害，稻飛虱可直接或間接為害水稻。近年來(lái)，隨著全球氣候變暖，所有生物都受到氣候變化的影響。溫度變化影響飛虱的熱耐受性及其生理機(jī)制從而改變稻飛虱對(duì)溫度的適應(yīng)性。本研究通過(guò)測(cè)定三種稻飛虱在寄主植物存在或缺失條件下的亞致死高溫和致死高溫來(lái)比較它們對(duì)高溫的耐受性差異。昆蟲(chóng)往往通過(guò)防御策略來(lái)抵抗極端溫度，本研究測(cè)定了不同溫度下三種熱激蛋白基因來(lái)比較三種稻飛虱對(duì)極端溫度的適合

2、策略。
　　1.三種稻飛虱亞致死高溫以及致死高溫的差異
　　溫度是影響變溫動(dòng)物適合度以及生存率的主要環(huán)境因素。采用溫控韋伯管(Weber-column)，比較了三種稻飛虱（灰飛虱(Laodelphax stiaatellus，SBPH)，褐飛虱(Nilaparvata lugens，BPH)以及白背飛虱(Sogatella furcifera，WBPH)）成蟲(chóng)在寄主植物存在或缺失條件下的亞致死高溫及致死高溫。不管寄主植物是否

3、存在，灰飛虱的臨界最高溫（CTmax）顯著高于褐飛虱和白背飛虱的CTmax。寄主植物存在時(shí)，灰飛虱的熱昏迷溫度(HCT)顯著高于褐飛虱和白背飛虱的HCT，而在缺失寄主植物時(shí)，褐飛虱的HCT顯著高于灰飛虱和白背飛虱的HCT。無(wú)論那種稻飛虱，寄主植物存在時(shí)的CTmax和HCT均高于寄主植物缺失時(shí)CTmax和HCT。在寄主植物缺失條件下，褐飛虱的致死高溫（ULT50）顯著高于灰飛虱和白背飛虱的ULT50。三種稻飛虱對(duì)高溫的耐受性在性別間存在差

4、異，雌蟲(chóng)對(duì)高溫的耐受性(HCT和ULT50)均顯著高于雄蟲(chóng)。在溫度升高過(guò)程中，三種稻飛虱還表現(xiàn)出熱耐受性相關(guān)的行為差異，相比于褐飛虱和白背飛虱，灰飛虱從寄主植株上掉落的個(gè)體數(shù)更少，或者從寄主植株上掉落時(shí)的溫度更高。這些結(jié)果表明灰飛虱和褐飛虱相比于白背飛虱具有更高的熱耐受性。同時(shí)，這些結(jié)果也表明在生態(tài)學(xué)相關(guān)性的條件下（如在寄主植物存在的條件下）進(jìn)行耐熱性測(cè)定的重要性。這些結(jié)果對(duì)于預(yù)測(cè)三種密切相關(guān)稻飛虱的種群動(dòng)態(tài)具有重要意義。
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5、.不同溫度脅迫對(duì)三種稻飛虱熱激蛋白Hsp90、Hsp70及Hsp60基因的誘導(dǎo)表達(dá)水平
　　三種稻飛虱的溫度耐受性存在差異。熱激蛋白(Hsps)是昆蟲(chóng)機(jī)體抵抗溫度脅迫的主要防御策略之一。為了探尋三種稻飛虱在遭受溫度脅迫后熱激蛋白表達(dá)量的誘導(dǎo)差異，本實(shí)驗(yàn)比較了三種高度保守的熱激蛋白基因Hsp90，Hsp70和Hsp60在冷熱脅迫及不同恢復(fù)時(shí)間條件下的表達(dá)量。結(jié)果顯示，高溫處理（33和37℃）上調(diào)了三種稻飛虱三種熱激蛋白基因的表達(dá)量，

6、且37℃處理的基因表達(dá)量最高。與對(duì)照組(26℃)相比，37℃處理且不經(jīng)過(guò)恢復(fù)階段的褐飛虱中Hsp90表達(dá)量最高，為對(duì)照組的4.6倍，次之是33℃處理且不經(jīng)過(guò)恢復(fù)期的灰飛虱中Hsp90的表達(dá)量，為對(duì)照組的2.5倍。相反，5℃和15℃的低溫處理且在不經(jīng)過(guò)恢復(fù)期的情況下三種稻飛虱的Hsp90基因的表達(dá)量均與對(duì)照（26℃處理）沒(méi)有顯著差異。但在經(jīng)過(guò)3h的恢復(fù)期后，Hsp基因的表達(dá)水平明顯發(fā)生變化，在灰飛虱中，5℃和33℃處理后經(jīng)過(guò)3h恢復(fù)期與不

7、經(jīng)過(guò)恢復(fù)階段的對(duì)照相比時(shí)，Hsp90的表達(dá)量分別增加了對(duì)照（不經(jīng)過(guò)恢復(fù)期）的2倍和2.6倍，但在不同溫度處理后恢復(fù)6h時(shí)，三種稻飛虱的Hsp90表達(dá)量都下調(diào)。除了37℃處理且不經(jīng)過(guò)恢復(fù)期的褐飛虱的Hsp70基因表達(dá)量上調(diào)至對(duì)照的1.9倍，低溫或高溫處理且不經(jīng)過(guò)恢復(fù)期的其它稻飛虱的Hsp70基因的表達(dá)量沒(méi)有顯著影響。而在37℃處理后恢復(fù)3h時(shí)，白背飛虱Hsp70表達(dá)量為對(duì)照組（不經(jīng)過(guò)恢復(fù)期）的2倍。Hsp60表達(dá)量在白背飛虱受到熱脅迫時(shí)發(fā)