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梨小食心虫滞育诱导、解除及对低温的生理适应性研究

作　者: 何超
导　师: 花蕾
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 农业昆虫与害虫防治
关键词: 梨小食心虫滞育光周期钟碳水化合物代谢代谢酶保护酶多胺代谢
分类号: S436.612.2
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

梨小食心虫Grapholita molesta (Busck)是一种重要的蛀果害虫,食性杂,寄主范围广。近年来,由于农业产业结构调整及气候变化等原因,致使该虫的危害逐年加重,甚至在一些地区或不同年份,该虫在果园的种群数量及危害程度已经成为果品生产中的主要害虫,给果品生产造成巨大的经济损失。在我国西北地区,梨小食心虫在自然条件下,老熟幼虫的滞育长达5个月左右,越冬幼虫能否顺利越冬是影响翌年种群数量的一个重要因素。目前对梨小食心虫的滞育的研究报道较少,仅从滞育的生态学方面进行了一些初步的研究。为完善对梨小食心虫滞育特性及其影响因子作用的认识,进一步探明滞育形成对该虫种群动态的调节作用,提高梨小食心虫预测预报和综合治理的水平,本文对梨小食心虫滞育的生理及生态机制进行了深入研究,主要研究结果如下：1.室内对梨小食心虫滞育诱导的光周期反应、临界光周期、敏感光照虫期及温周期反应进行了研究。在生态光周期范围内,梨小食心虫属短日照滞育型昆虫。在20℃下,当光周期为8L：16D,10L：14D和12L：12D时,梨小食心虫的滞育率均达95%以上,滞育诱导的临界光周期为13.75L：10.25D；在24℃下,当光周期为10L：14D和12L：12D时,滞育率均达95%以上,诱导滞育的临界光周期为13.68L：10.32D。在幼虫期,分别给不同日龄幼虫以12L：12D和16L：8D光照处理后,在不同发育时间内幼虫对滞育诱导光周期反应均显示出一定程度的敏感性,无明显的临界时间点,但仍以第5～8日龄幼虫接受滞育诱导光周期反应更为敏感；连续接受短光照的时间越长,滞育率越高。温度不是影响梨小食心虫滞育诱导的关键因素,但能调节光周期对滞育诱导的作用效果；在10-25℃的中位温度下,较低的温度能促进滞育的形成,而5℃的低温和30℃的高温在一定程度上抑制短光照对滞育的诱导作用,且温度只在暗期发挥作用。2.对梨小食心虫滞育诱导的光周期钟机制进行了研究。24h昼夜循环光周期反应表明,在20℃,梨小食心虫滞育诱导的临界暗长约为10.25h,在24℃,约为10.32h；12～16h的暗期可诱导最高滞育的发生。非24h昼夜循环光周期反应表明,不同光期的滞育诱导反应曲线明显不同,但均在暗期为12h时滞育发生率最高,暗期长度在该虫滞育的诱导中发挥重要作用,但光照长度能明显调节暗期对滞育诱导的作用效果。暗期干扰试验表明,1h光脉冲干扰光周期10L：14D、11L：13D和13L：11D的滞育发生率明显低于干扰光周期12L：12D,且均表现为在暗期的中间对光脉冲最敏感,光脉冲的干扰效果与所干扰的光周期密切相关。在Nanda-Hamner和Bunsow试验光周期反应中,二者滞育发生率普遍较低,在24h内均未显示滞育诱导的节律性波动。这些结果表明控制梨小食心虫滞育诱导的光周期钟是基于一个非昼夜节律的沙漏钟模型或阻尼振荡器模型。3.在4℃、10℃和24℃三种温度下对梨小食心虫的滞育解除进行了研究。滞育幼虫在4和10℃下处理120天,可完全解除滞育,10℃比4℃更有利于滞育的解除；而24℃下未见滞育幼虫化蛹；表明低温对梨小食心虫的滞育解除有重要作用,滞育幼虫在一定低温条件下,经历一定的时期,才能解除滞育。4.用蒽酮比色法、乙酰丙酮比色法和考马斯亮蓝G-250染色法分别对梨小食心虫滞育过程中体内总糖、糖原、海藻糖、甘油和蛋白质等能源物质的代谢特征进行了研究。在低温条件下,滞育幼虫体内糖原含量明显减少,且不同温度条件下糖原的代谢速率不同,4℃下幼虫体内糖原利用率高于10℃；总糖含量的变化趋势与糖原相似：海藻糖含量在4℃、10℃和24℃2下均升高,且保持较高水平；甘油含量在4℃下明显增加,出现3个峰值,在10℃和24℃下,甘油含量并没有显著增加,表明只有达到一定的低温,甘油的合成才能够被诱导；甘油是梨小食心虫的主要抗冻物质；蛋白质含量在3种温度下均升高,但在4℃和10℃下变化差异不显著,在24℃下差异显著。滞育期间,这些代谢物质的变化受滞育发育及温度影响,其含量的动态变化可以反映梨小食心虫耐寒性强弱。5.用3,5-二硝基水杨酸法、双试剂法及代谢酶活力测试盒分别测定了梨小食心虫滞育过程中海藻糖酶(TRE)、山梨醇脱氢酶(SDH)及己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)和碱性磷酸酶(ALP)的活力变化。在低温条件下,滞育幼虫体内各酶活力明显不同,TRE活力在滞育初期显著提高,而后随滞育时间的延长而逐渐降低；SDH活力总体变化较为平缓,变化量较小；HK、PK和ALP活力在滞育前期均显著降低,且随后一直保持在较低水平。滞育期间,5种代谢酶的活力均与滞育发育及温度有关；通过相关代谢酶的调节,梨小食心虫的代谢速率维持在较低水平,提高了虫体的耐寒能力。6.用H2O2含量测试盒及保护酶活力测试盒分别测定了梨小食心虫滞育过程中过氧化氢(H2O2)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活力变化。在低温条件下,滞育幼虫体内H2O2的含量明显增加,SOD和CAT的活力在滞育初期均呈下降趋势,之后显著升高,POD活力在滞育初期减少,且随后一直维持在较低水平。滞育期间,H2O2的含量和3种保护酶的活力受滞育发育及温度影响,其变化与虫体的抗寒有着较密切关系。7.用高效液相色谱法、紫外比色法和碘-淀粉比色法分别测定梨小食心虫滞育过程中多胺含量及其代谢酶活力动态。在低温条件下,滞育幼虫体内腐胺(Put)含量在滞育初期略有减少,之后迅速升高：亚精胺(Spd)含量在滞育后明显升高,且一直保持在较高水平；4℃下Put和Spd含量明显高于10℃；Spm含量在滞育前期下降,之后显著升高。鸟氨酸脱羧酶(ODC)和S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(SAMDC)活力均表现出不同程度的升高,且ODC活力大于SAMDC活力,表明鸟氨酸途径是该虫滞育过程中多胺合成的主要途径；多胺氧化酶(PAO)活力在滞育过程中也升高,在4℃时活力变化存在显著差异,在10℃和24℃时不存在显著差异。滞育期间,多胺代谢与滞育发育及环境温度有关；低温下多胺的积累有利于提高梨小食心虫滞育幼虫的抗寒能力。

全文目录

摘要  5-8
ABSTRACT  8-16
第一章文献综述  16-48
  1.1 昆虫滞育研究进展  16-37
    1.1.1 滞育的判断标准和敏感期  16-18
    1.1.2 滞育诱导  18-21
    1.1.3 滞育维持  21-23
    1.1.4 滞育解除  23-24
    1.1.5 滞育后发育  24-25
    1.1.6 滞育的生理生化基础  25-31
    1.1.7 滞育的遗传基础  31-32
    1.1.8 滞育的内分泌调控  32-35
    1.1.9 滞育的基因调控  35-37
  1.2 滞育与昆虫耐寒性研究  37-42
    1.2.1 滞育昆虫对低温的适应策略  38-41
    1.2.2 昆虫耐寒性的生理生化及分子机制  41-42
  1.3 梨小食心虫研究的历史与现状  42-47
    1.3.1 梨小食心虫生物学和生态学特性  42-43
    1.3.2 梨小食心虫人工饲养技术  43-46
    1.3.3 梨小食心虫防治技术  46
    1.3.4 梨小食心虫滞育研究  46-47
  1.4 本研究的目的和意义  47-48
第二章光周期和温度对梨小食心虫滞育诱导的影响  48-56
  2.1 材料与方法  48-50
    2.1.1 供试虫源  48
    2.1.2 试验方法  48-49
    2.1.3 滞育判断  49-50
    2.1.4 数据处理  50
  2.2 结果与分析  50-54
    2.2.1 光周期对滞育诱导的影响  50-51
    2.2.2 梨小食心虫滞育的临界光周期  51-52
    2.2.3 梨小食心虫滞育的敏感虫期  52-53
    2.2.4 温度对梨小食心虫滞育诱导的影响  53-54
  2.3 讨论  54-56
第三章梨小食心虫滞育诱导的光周期钟机制  56-65
  3.1 材料与方法  57-58
    3.1.1 供试虫源  57
    3.1.2 试验设计  57
    3.1.3 试验方法  57
    3.1.4 滞育判断  57-58
  3.2 结果与分析  58-63
    3.2.1 24h昼夜循环光周期的滞育反应  58
    3.2.2 非24h昼夜循环光周期的滞育反应  58-61
    3.2.3 暗期干扰的滞育反应  61-63
    3.2.4 Nanda-Hamner试验的滞育反应  63
    3.2.5 Bunsow试验的滞育反应  63
  3.3 讨论  63-65
第四章梨小食心虫滞育解除及滞育过程中能源物质含量动态  65-73
  4.1 实验材料  65-66
    4.1.1 供试虫源  65-66
    4.1.2 实验试剂  66
  4.2 实验方法  66-67
    4.2.1 试虫处理  66
    4.2.2 梨小食心虫滞育的解除  66
    4.2.3 总糖、海藻糖、糖原和蛋白质的提取及含量测定  66-67
    4.2.4 甘油的提取及含量测定  67
    4.2.5 数据处理  67
  4.3 结果与分析  67-71
    4.3.1 低温对梨小食心虫幼虫滞育解除的影响  67-68
    4.3.2 梨小食心虫幼虫滞育期体内总糖含量的变化  68
    4.3.3 梨小食心虫幼虫滞育期体内海藻糖含量的变化  68-69
    4.3.4 梨小食心虫幼虫滞育期体内糖原含量的变化  69-70
    4.3.5 梨小食心虫幼虫滞育期体内甘油含量的变化  70
    4.3.6 梨小食心虫幼虫滞育期体内总蛋白质含量的变化  70-71
  4.4 讨论  71-73
第五章梨小食心虫滞育过程中几种代谢酶活力的相关变化  73-80
  5.1 实验材料  73
    5.1.1 供试虫源  73
    5.1.2 实验试剂  73
  5.2 实验方法  73-75
    5.2.1 TRE和SDH的提取及活力测定  73-74
    5.2.2 HK、PK和ALP的提取及活力测定  74-75
    5.2.3 数据处理  75
  5.3 结果与分析  75-78
    5.3.1 梨小食心虫幼虫滞育过程中TRE和SDH活力变化  75-76
    5.3.2 梨小食心虫幼虫滞育过程中HK、PK和ALP活力变化  76-78
  5.4 讨论  78-80
第六章梨小食心虫滞育过程中过氧化氢含量及保护酶系统活力  80-86
  6.1 实验材料  80
    6.1.1 试虫来源  80
    6.1.2 实验试剂  80
  6.2 实验方法  80-82
    6.2.1 H_2O_2的提取及含量的测定  81
    6.2.2 SOD、CAT和POD的提取  81
    6.2.3 SOD、CAT和POD的活力测定  81
    6.2.4 蛋白质浓度测定  81
    6.2.5 数据分析  81-82
  6.3 结果与分析  82-84
    6.3.1 梨小食心虫幼虫滞育过程中H_2O_2含量变化  82
    6.3.2 梨小食心虫幼虫滞育过程中SOD、CAT和POD活力变化  82-84
  6.4 讨论  84-86
第七章梨小食心虫滞育过程中多胺代谢的变化  86-94
  7.1 实验材料  86-87
    7.1.1 试虫来源  87
    7.1.2 实验试剂  87
  7.2 实验方法  87-88
    7.2.1 PAs的提取及含量测定  87
    7.2.2 ODC及SAMDC的提取及活力测定  87-88
    7.2.3 PAO的提取及活力测定  88
    7.2.4 数据分析  88
  7.3 结果与分析  88-92
    7.3.1 梨小食心虫幼虫滞育过程中PAs含量变化  88-90
    7.3.2 梨小食心虫幼虫滞育过程中多胺代谢相关酶活力变化  90-92
  7.4 讨论  92-94
第八章总结  94-97
  8.1 主要结论  94-96
    8.1.1 光周期和温度对梨小食心虫滞育诱导的影响  94
    8.1.2 梨小食心虫滞育诱导的光周期钟机制  94-95
    8.1.3 梨小食心虫滞育的解除  95
    8.1.4 梨小食心虫滞育过程中能源物质含量动态  95
    8.1.5 梨小食心虫滞育过程中几种代谢酶活力的相关变化  95
    8.1.6 梨小食心虫滞育过程中过氧化氢含量及保护酶系统活力  95-96
    8.1.7 梨小食心虫滞育过程中多胺代谢的变化  96
  8.2 存在的问题及下一步的计划  96-97
参考文献  97-115
致谢  115-116
作者简介  116

梨小食心虫滞育诱导、解除及对低温的生理适应性研究

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