低温对绿盲蝽成虫耐寒性及主要耐寒物质的影响

许敏, 陈利珍, 李文静, 万鹏

中国农学通报. 2023, 39(35): 144-149

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中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (35) : 144-149. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0046
植物保护

低温对绿盲蝽成虫耐寒性及主要耐寒物质的影响

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Effect of Low Temperature on Cold Hardiness and the Main Cold Hardiness Substances of Apolygus lucorum Adults

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摘要

旨在明确低温下绿盲蝽的存活能力、过冷却点和结冰点以及体内主要耐寒物质含量的变化,探究低温下绿盲蝽的耐寒能力以及生理响应。设置不同低温处理,测定绿盲蝽成虫的存活率;采用热电偶法,测定不同低温和时间组合下绿盲蝽成虫的过冷却点和结冰点;利用生理生化测定法比较山梨醇、葡萄糖、海藻糖、果糖等生化物质含量的变化。结果表明,低温-5、-10℃处理24 h及以上时间后,绿盲蝽成虫存活率均为0;0、5、15℃处理24 h及以上时间后,绿盲蝽成虫存活率均达96%以上。低温处理能够降低绿盲蝽成虫的过冷却点和结冰点,以5℃处理24 h时下降幅度最大;但处理时间进一步延长至48 h和96 h后,不同低温均不能有效降低过冷却点和结冰点。低温下绿盲蝽成虫体内的耐寒物质含量发生变化:处理24 h后,果糖含量在15℃下增加;处理48 h后,在10~15℃的低温下,果糖、葡萄糖、海藻糖、山梨醇含量增加。研究结果为揭示绿盲蝽的耐寒机理及其预测预报工作提供有益参考。

Abstract

This study aims to investigate the physiological response mechanism of A. lucorum adults to low temperature by clarifying the survival, the supercooling point (SCP) and freezing point (FP), as well as the main cold hardiness substances under low temperature. The survival rate of A. lucorum adults was measured by different low temperature treatments. Thermocouple method was used to determine the SCP and FP under different temperature and time. The content of sorbitol, glucose, trehalose and fructose were compared by physiological and biochemical assay. The results showed that after being treated at -5℃ and -10℃ for 24 h or more, the survival rate of A. lucorum adults was 0. After treatment at 0, 5 and 15℃ for 24 h or more, the survival rate was above 96%. After different temperature treatments at 0, 5 and 15℃ for 24 h, the SCP and FP of the adult were decreased. When treated at 5℃ for 24 hours, there was the largest decline. However, when the treatment time extended to 48 h and 96 h, the SCP and FP of the adult were no longer decline. The content of biochemical substances in A. lucorum changed at low temperature. After treatment at 15℃ for 24 h, the content of fructose was increased. After 48 h treatment at a low temperature of 10℃ to 15℃, the contents of fructose, glucose, trehalose and sorbitol were increased. These results provide a reference for revealing the cold tolerance mechanism of A. lucorum and its forecasting.

关键词

绿盲蝽 / 成虫 / 低温 / 耐寒性 / 耐寒物质

Key words

Apolygus lucorum / adult / low temperature / cold hardiness / cold hardiness substances

引用本文

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许敏 , 陈利珍 , 李文静 , 万鹏. 低温对绿盲蝽成虫耐寒性及主要耐寒物质的影响. 中国农学通报. 2023, 39(35): 144-149 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0046
XU Min , CHEN Lizhen , LI Wenjing , WAN Peng. Effect of Low Temperature on Cold Hardiness and the Main Cold Hardiness Substances of Apolygus lucorum Adults. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2023, 39(35): 144-149 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0046

0 引言

灭多威是一种常见的环境内分泌干扰物,具有很强的触杀毒性作用。由于灭多威在农业生产中使用量大,在环境中半衰期长,因此许多地区的土壤、地下水、湖泊和海洋中都检测到了灭多威的残留。有关灭多威对生物毒性效应及机理的研究成为热点。
微藻在水生态系统中发挥着重要作用,作为初级生产者参与水生态系统的能量流动和物质循环[1]。微藻可通过光合作用释放氧气,并为高营养级生物提供有机物。微藻的初级生产量以及种类数量在维持水生态系统的平衡和稳定中发挥着重要作用[2]。由于微藻对毒物敏感,且在水环境中常见,因此常被用来作为污染物质的毒性测试生物[3-4]。大型溞是水生态系统中重要的初级消费者[5],广泛存在于自然水体中,是一种常见的枝角类浮游动物[6]。大型溞繁殖快,易于培养,对水环境中的多种化学物质的变化非常敏感[7],且易在显微镜下观察辨认,是国际上通用的标准毒性试验生物之一,常应用于污染物对水生生物的毒理学研究[8-9]。斑马鱼是水生态系统中重要的次级消费者。斑马鱼单次产卵量大,发育周期短,易于观察药物对鱼体的影响,是国际上公认的毒性试验模式生物,用来评估污染物质的毒性强弱[10]
有关灭多威对水生生物的毒理学研究方面,目前已有一些关于其对某一种鱼、虾、溞等的急性毒性研究,然而将藻、溞、鱼作为食物链,同时开展灭多威对小球藻、大型溞、斑马鱼急性毒性试验的研究则鲜有报道。因此,本试验选用小球藻、大型溞、斑马鱼作为试验生物,研究灭多威对小球藻、大型溞、斑马鱼的急性毒性的强弱,探究灭多威对食物链上处于不同生态位的水生生物的毒性效应。

1 材料与方法

1.1 实验用药

本试验所用灭多威原药由上海焦点生物技术有限公司提供,质量分数大于97%。试验结果中所示浓度均为药物的有效成分含量。灭多威药物保存于4℃冰箱中。

1.2 实验生物

普通小球藻(Chlorella vulgaris)由中国科学院水生生物研究所提供,采用BG-11培养基培养。大型溞(Daphnia magna)由广东省试验动物检测所提供。斑马鱼(Brachydanio rerio)由上海费曦生物科技有限公司提供,为成年斑马鱼,平均体长(3.12±0.22) cm (n=30),平均体重(0.31±0.03) g (n=30)。实验于2020年5—7月在中国水产科学研究院淡水渔业研究中心开展。曝气天的自来水作为培养用水,pH (7.5±0.2),温度(26±1)℃,光暗比16 h:8 h。将购买的斑马鱼驯化2周后,选择活动性强的健康鱼进行试验。驯化期间每天8:00和17:00各定时投喂大型溞1次,2次的总投饵量为鱼体重4%。试验前一天停止投喂。

1.3 实验仪器

试验所用仪器设备型号及来源见表1
表1 试验仪器及来源
试验仪器 来源
生物显微镜BM2000 上海光学仪器厂,中国
PGX-150B智能光照培养箱 无锡沃信仪器有限公司,中国
双光束紫外可见分光光度计 上海仪电分析仪器有限公司,中国
Master-QUT试验室超纯水机 上海和泰仪器有限公司,中国
PWC 124型分析天平 艾德姆衡器(武汉)有限公司,中国
浮游生物计数框 金坛市康华电子仪器制造厂,中国
移液器 Eppendorf,德国

1.4 试剂的配制

稀释水培养基配制方法分别见表2
表2 稀释水培养基成分及含量
成分 浓度/(mg/L)
氯化钙(CaCl2) 2.94
硫酸镁(MgSO4) 1.23
碳酸氢钠(NaHCO3) 0.65
氯化钾(KCl) 0.0625

1.5 小球藻藻种的培养

普通小球藻的培养基为BG-11(表3),放入恒温培养箱中培养,培养条件设定为:温度(25±1)℃,光照强度4000 lx,光暗比为12 h:12 h。定期镜检,确保藻种纯正,无污染。
表3 BG-11培养基成分及含量
成分 浓度/(g/L)
硝酸钠(NaNO3) 1.5
磷酸氢二钾(K2HPO4) 0.04
七水硫酸镁(MgSO4·7H2O) 0.075
柠檬酸(C6H8O7) 0.036
枸椽酸铁铵(C6H10FeNO8) 0.006
乙二胺四乙酸二钠(EDTANA2) 0.001
碳酸钠(Na2CO3) 0.02
硼酸(H2BO3) 2.86
四水氯化锰(MnCl2·4H2O) 1.86
七水硫酸锌(ZnSO4·7H2O) 0.22
钼酸钠(NaMoO4) 0.39
五水硫酸铜(CuSO4·5H2O) 0.08
硝酸钴六水合物(Co(NO3)2·6H2O) 0.05

1.6 普通小球藻藻细胞浓度与吸光值之间的线性关系

取处于指数生长期的普通小球藻藻液,藻密度为4.6×106 cells/mL,稀释为7个浓度梯度,在400倍显微镜下进行计数,并在波长660 nm下测定藻液的吸光度值A660 nm,建立藻细胞密度与吸光度值之间的线性关系方程。

1.7 灭多威对水生食物链生物小球藻、大型溞和斑马鱼的急性毒性

小球藻急性毒性试验在盛有150 mL BG-11培养液的三角烧瓶(250 mL)中进行。以0.575对数间距设置灭多威的染毒浓度梯度,分别为0.10、0.38、1.41、5.31、20.00 mg/L。每个浓度设置3个平行,把处于指数生长期的小球藻接种于三角烧瓶中,光照强度为4000 lx,光暗比为12 h:12 h,初始藻细胞密度为1×105 cells/mL。在试验开始后的24、48、72、96 h分别采集藻液,在400倍显微镜下镜检,并计算小球藻细胞密度。
大型溞急性毒性试验在100 mL的烧杯中进行。以0.120对数间距设置灭多威的染毒浓度梯度,分别为25.00、32.90、43.43、57.24、75.44、99.44 μg/L。每个浓度设置3个平行,每个烧杯中盛有100 mL灭多威溶液,各放10只出生6~24 h幼溞。水温(20±1)℃,光暗比16 h:8 h。试验期间不喂食。以心脏停止跳动作为大型溞死亡的判定标准,在试验过程中显微观察大型溞的死亡情况。
斑马鱼急性毒性试验在盛有30 L灭多威溶液的长方体水族缸(40 cm×30 cm×30 cm)中进行。以0.196对数间距设置灭多威的染毒浓度梯度,分别为:1.00、1.57、2.47、3.87、6.08、9.55、15.00 mg/L。每个浓度设置3个平行,每个缸放养10尾斑马鱼。水温(26±1)℃,溶氧(6.8±0.3) mg/L,光暗比16 h:8 h。急性毒性试验的前8 h连续观察,而后分别在24、48、96 h观察并记录。
急性毒性试验中所用的三角烧瓶和烧杯均需在稀硝酸中泡48 h,并用去离子水冲洗,晾干后再使用;而水族缸应在高锰酸钾溶液浸泡48 h,并用曝气7 d的去氯自来水冲洗干净。

1.8 观测指标和测量方法

普通小球藻在波长660 nm下的吸光度值A660 nm:使用紫外可见分光光度计进行测量。大型溞死亡率:通过计数大型溞死亡个体数来计算其死亡率。小球藻的半效应浓度(EC50):依据96 h内急性毒性试验数据,绘制每一组灭多威处理浓度下藻细胞密度随培养时间的生长曲线。按照式(1)计算生长曲线下的面积。
A=N1-N02×t1+N1+N2-2N02×t2-t1++Nn-1+Nn-2N02×tn-tn-1
(1)
其中,A:生长曲线所包围的面积;N0t0时刻藻类的起始细胞数(cells/mL);N1t1时刻测定的藻类细胞数(cells/mL);Nntn时刻测定的藻类细胞数(cells/mL);t1:试验开始后第一次测定的时间;tn:试验开始后第n次测定的时间。
然后按照式(2)计算每一组灭多威处理浓度下的藻细胞生长抑制百分率(IA)。
IA=Ac-AtAc×100%
(2)
其中,IA:每一浓度下藻细胞生长抑制百分率(%);Ac:对照组生长曲线所包围的面积;At:处理组生长曲线所包围的面积。
最后采用直线回归法分析灭多威对小球藻的EC50及其95%置信限[9]。并根据半效应浓度推算安全浓度[9]
大型溞、斑马鱼的半致死浓度(LC50):采用直线回归法分析灭多威对大型溞、斑马鱼的LC50及其95%置信限[9]。并根据半致死浓度推算安全浓度[9]

1.9 数据处理和分析

本试验所有数据均以平均值±标准差(Mean±SD)的形式表示。以灭多威浓度的l g值作为横坐标,以死亡率对应的概率单位作为纵坐标,构建线性回归模型(Linear Regression Analysis),并计算灭多威对小球藻、大型溞和斑马鱼的半效应浓度(EC50)或半致死浓度(LC50)。使用SPSS 25.0软件(SPSS Inc.)进行统计分析,用t检验法检验回归方程相关系数的显著性。P<0.05认为显著。

2 结果与分析

2.1 灭多威对小球藻的急性毒性

2.1.1 普通小球藻细胞密度与吸光值之间的线性关系

使用紫外可见分光光度计测量普通小球藻藻液在660 nm处的吸光值,如图1所示,通过线性回归分析计算得到的普通小球藻的线性回归方程,吸光值与普通小球藻密度之间显著正相关(P<0.05)。
图1 普通小球藻(Chlorella vulgaris)的藻细胞密度-吸光值标准曲线

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2.1.2 灭多威对小球藻的半效应浓度

在不同的灭多威处理浓度环境中,小球藻细胞密度随培养时间的变化趋势如图2所示。空白对照组的小球藻细胞密度呈快速增长趋势,表现为良好的指数式增长。而染毒组的小球藻生长趋势与空白对照组出现明显差异,染毒组小球藻的生长均受到比较明显的抑制,且抑制作用随培养时间的推进和灭多威处理浓度的增加而逐渐增强。
图2 不同灭多威浓度下小球藻的生长曲线

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灭多威对小球藻的EC50、回归方程、相关系数列于表4。96 h的相关系数为0.975,达到显著水平(P<0.05)。灭多威对小球藻的96 h EC50为6.76 mg/L,安全浓度为0.676 mg/L。
表4 灭多威对小球藻的96 h抑制效应
浓度/(mg/L) 0.05 0.19 0.7 2.65 10 37.2
抑制效应/% 9.60 14.70 19.80 32.40 51.30 78.67
回归方程 y=0.7084x+4.4169
相关系数 0.975*
EC50/(mg/L) 6.76
注:*表示相关显著(P<0.05),下同。

2.2 灭多威对大型溞的半致死浓度

灭多威对大型溞急性毒性的回归方程、相关系数、LC50及其95%置信限列于表5。灭多威对大型溞的毒性试验研究表明,在各个时间下,大型溞的死亡率均随着灭多威染毒浓度的增加而增加。灭多威对大型溞的24、48、96 h LC50分别为57.37、22.23、12.58 μg/L,安全浓度为1.26 μg/L。24、48、96 h回归方程的相关系数分别为0.970、0.974、0.986,均达到显著性水平(P<0.05)。
表5 灭多威对大型溞的急性毒性
浓度/(μg/L) 死亡率/%
24 h 48 h 96 h
空白组 0 0 0
25 10.0 53.3 80.0
32.9 26.7 73.3 90.0
43.43 36.7 90.0 93.3
57.24 63.3 93.3 96.7
75.44 66.6 96.7 100
99.44 70.0 100 100
回归方程 y=3.0312x-0.3309 y=3.5589x+0.2059 y=2.441x+2.4863
相关系数 0.970* 0.974* 0.986*
LC50 57.37 22.23 12.58
95%置信限 50.58~65.46 18.32~26.99 10.47~14.45

2.3 灭多威对斑马鱼的半致死浓度

灭多威对斑马鱼急性毒性的回归方程、相关系数、LC50及其95%置信限列于表6。灭多威对斑马鱼的毒性试验研究表明,在各个时间下,斑马鱼的死亡率均随着灭多威染毒浓度的增加而增加。灭多威对斑马鱼的24、48、96 h LC50分别为8.64、5.00、2.12 mg/L,安全浓度为0.212 mg/L。24、48、96 h回归方程的相关系数均达到显著性水平(P<0.05)。
表6 灭多威对斑马鱼的急性毒性
浓度/(mg/L) 死亡率/%
24 h 48 h 96 h
0 0 0 0
1 0 0 17
1.57 0 10 30
2.47 7 20 67
3.87 20 30 77
6.08 27 53 87
9.55 60 73 100
15 73 100 100
回归方程 y=2.69x+2.4768 y=2.165x+3.3674 y=2.7664x+4.0835
相关系数 0.976* 0.978* 0.964*
LC50 8.64 5.00 2.12
95%置信限 7.23~10.77 4.20~6.03 1.76~2.50

3 讨论

3.1 灭多威对小球藻的急性毒性

急性毒性试验是判断化学物安全性的第一步[10]。有关灭多威对微藻的急性毒性试验研究显示,灭多威对近头状伪蹄形藻(Pseudokirchneriella subcapitata)的96 h EC50为72.96 mg/L[11];对水华鱼腥藻(Anabaena)、水华微囊藻(Microcystis flos-aquae)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的96 h EC50分别为3.0586、3.1881和7.3476 mg/L[12];对羊角月牙藻(Selenastrum bibraianum)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)和斜生栅藻(Tetradesmus obliquus)的96 h EC50为10.2365、1.6321和12.52 mg/L[12]。根据现有资料统计,灭多威对藻类的96 h EC50变化在3.0586~72.96 mg/L,而本试验结果显示,灭多威对普通小球藻的96 h EC50为6.76 mg/L,在上述灭多威对藻类的96 h EC50变化范围内。灭多威对不同种类微藻的毒性效应有所差异,这可能与藻类的形态结构有关,如细胞壁及胞外胶被的有无和厚薄等[13-14]。根据藻类生长抑制毒性评价的分级标准[15],灭多威对小球藻为中毒化学品。

3.2 灭多威对大型溞的急性毒性

与藻类相比,浮游动物对灭多威毒性反应更为敏感。相关灭多威对浮游动物的急性毒性试验表明,灭多威对水蚤(Daphnia)的48 h LC50为32 μg/L[16],对长刺溞(Daphnia longispina)的48 h LC50为220 μg/L[17]。本研究中灭多威对大型溞的48 h LC50为22.23 μg/L,可以看出灭多威对不同种类的浮游动物的毒性效应有所差异。然而付秀娥等[7]研究显示,灭多威对大型溞的 24 h LC50为9.8 μg/L,与本试验灭多威对大型溞的24 h LC50(57.37 μg/L)相差甚大。Fernández等[18]研究显示,灭多威对大型溞的48 h LC50为28.7 μg/L,与本试验灭多威对大型溞的48 h LC50的结果相似。这表明农药灭多威对同一种类浮游动物的急性毒性也可能存在较大差别。依据本次灭多威对大型溞的急性毒性试验结果,按照毒性评价的分级标准,灭多威对大型溞为极高毒性物质。

3.3 灭多威对斑马鱼的急性毒性

有关灭多威对鱼类的急性毒性研究显示,灭多威对麦穗鱼(Pseudorasbora parva)的24 h LC50、48 h LC50、72 h LC50和96 h LC50分别为1.228、0.782、0.538、0.425 mg/L[19];对大鳍鳞鳃太阳鱼(Lepomis gibbosus)、虹鳟鱼(Oncorhynchusmykiss)的96 h LC50分别为0.8、3.4 mg/L[20];对日本青鳉鱼(Oryzias latipes)幼鱼、成鱼的48 h LC50分别为0.20、0.87 mg/L[21]。本研究显示,灭多威对斑马鱼的24 h LC50、48 h LC50和96 h LC50分别为8.64、5.0、2.12 mg/L。由此可见,灭多威对不同种类的水生生物的急性毒性存在很大差异,甚至对同一种类的急性毒性也有所不同,这些差异的产生可能与受试生物的健康状况和种类、试验用水的理化特征等有关。按照急性毒性的分级评价标准[15],灭多威对斑马鱼为高毒性[15]
浮游植物、浮游动物、鱼类是水生态系统中重要组成部分。藻类作为水生态系统的初级生产者,是食物链的基础,通过光合作用把自身的营养物质转化成生态系统所必须的物质,并将营养物质加以储存,维持水生态系统的正常运转。浮游动物是水生态系统的初级消费者,能够维持浮游植物的数量,而鱼类捕食浮游动物,浮游动物作为高营养级水生生物的饵料,鱼类和浮游动物对水生态系统的结构和功能具有调节作用。通过小球藻、大型溞、斑马鱼的急性毒性试验,发现灭多威对小球藻、大型溞、斑马鱼毒性表现分别为中毒性、极高毒性、高毒性,毒性强弱表现为:溞类>鱼类>藻类。灭多威对小球藻、大型溞、斑马鱼的毒性均较高,由于灭多威在水中的溶解度极高,为57.9 g/L(25℃),因此在自然环境下,灭多威可能会导致藻、溞、鱼急性中毒死亡,而对水生态系统健康产生严重危害。

4 结论

灭多威对普通小球藻的96 h EC50为6.76 mg/L,安全浓度为0.676 mg/L。灭多威对大型溞、斑马鱼的 96 h LC50分别为12.58 μg/L、2.12 mg/L,安全浓度分别为1.26 μg/L、0.212 mg/L。灭多威对食物链上不同水生生物的毒性强弱表现为:溞类>鱼类>藻类。
根据农药毒性分级标准,灭多威对普通小球藻、大型溞、斑马鱼表现为中毒性、极高毒性和高毒性农药。由于灭多威在水中的溶解度极高,为57.9 g/L(25℃),因此在自然环境下,灭多威可能会导致藻、溞、鱼急性中毒死亡,而对水生态系统健康产生严重危害。

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【目的】研究重大入侵害虫三叶斑潜蝇(Liriomyza trifolii)对快速冷驯化和长时冷驯化的响应以及3个地理种群(湖北省武汉市、海南省海口市和安徽省安庆市)的耐寒性,为明确该虫在我国高纬度地区定殖的潜在可能性提供参考。【方法】将海南三叶斑潜蝇种群蛹和成虫在-12、-14、-16、-18、-20、-22和-24℃低温暴露30 min,选择存活率为15%&#x02014;30%的温度为识别温度。设置5℃为快速冷驯化的驯化温度,12℃为长时冷驯化的驯化温度,将三叶斑潜蝇蛹和成虫置于5℃下1&#x02014;6 h或置于12℃下1&#x02014;6 d,再置于识别温度下30 min检测存活率,未驯化的蛹和成虫也置于识别温度下30 min作为对照,比较其冷驯化后低温存活率的差异。另外,设置5个靶标温度,分别为0、-5、-10、-15和-20℃,将3个地理种群的三叶斑潜蝇蛹在靶标温度下冷暴露2 h,比较其存活率差异。最后,利用过冷却点测定仪对3个地理种群蛹的过冷却点(supercooling point,SCP)进行测定。【结果】三叶斑潜蝇蛹和成虫暴露于-20℃下30 min后,其存活率分别为15.0%、19.6%、21.0% (介于15%&#x02014;30%),因此将-20℃确定为三叶斑潜蝇的冷驯化识别温度。短时间的5℃低温暴露提高了三叶斑潜蝇蛹和成虫的耐寒性,成虫对快速冷驯化的响应更加积极。1 h和2 h的冷驯化效果最好,随着暴露时间的延长,其驯化效果会逐渐减弱直至消失。在6 d内,不同时长的12℃低温暴露均会提高三叶斑潜蝇蛹和成虫的耐寒性且经历不同时长冷驯化后其耐寒性差异较小。在5、0、-5℃的低温暴露下,海南种群与安徽、湖北种群蛹的存活率差异不显著,在-10、-15、-20℃的低温暴露下,海南种群蛹的存活率显著低于安徽和湖北种群。安徽(-22.19℃)和湖北(-22.19℃) 种群蛹的过冷却点显著低于海南种群(-21.06℃)。【结论】三叶斑潜蝇的耐寒性可以通过快速冷驯化或长时冷驯化获得增强,这可能是三叶斑潜蝇逐步向我国高纬度地区扩散的原因之一。湖北和安徽种群表现出的耐寒性较海南种群强。研究结果有助于预测三叶斑潜蝇在我国的越冬分布区域,指导其监测预警及防控。
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【目的】探索双委夜蛾Athetis dissimilis (Hampson)的耐寒策略及越冬虫态。【方法】以室内双委夜蛾种群为虫源,分别测定3龄、4龄、5龄、6龄和老熟幼虫以及蛹的过冷却点(supercooling point, SCP)、结冰点(freezing point, FP)、含水量以及脂肪、蛋白质、甘油、山梨醇和海藻糖含量。【结果】不同龄期幼虫和蛹之间过冷却点和结冰点存在显著差异,低龄幼虫SCP和FP较高;随着龄期增长,二者均降低,老熟幼虫的SCP和FP最低,分别为-18.20℃和-11.72℃。不同龄期幼虫和蛹的生化物质含量均存在显著差异。随着龄期的增加,含水量和甘油含量呈降低的趋势,蛹的含水量(65.33%)和甘油含量(154.90 &mu;g/mg)最低;脂肪和蛋白质含量随龄期的增加呈现增加的趋势,蛹的脂肪和蛋白质含量最高,分别为25.36%和2 298.37 &mu;g/mg。老熟幼虫海藻糖含量相对较高(57.28 mg/g),而山梨醇含量较低(15.49 mg/g)。【结论】与其他龄期相比,双委夜蛾老熟幼虫和蛹的耐寒性最强,是最可能的越冬虫态;脂肪、蛋白质和海藻糖可能是双委夜蛾重要的耐寒物质。 &nbsp;
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【目的】快速冷驯化能在短时间内迅速提高昆虫的耐寒性,是昆虫应对外界温度急剧变化以及短时低温胁迫的重要途径。本研究旨在探究入侵杂草豚草Ambrosia artemisiifolia生防天敌广聚萤叶甲Ophraella communa对不同强度快速冷驯化的生理响应机制。【方法】分别对广聚萤叶甲成虫进行了不同温度(-4, 0, 4和8℃)下4 h及0℃下不同时间(1, 4, 8和16 h)的快速冷驯化处理,并对其体内的生理物质含量和保护酶活性进行了测定。【结果】除8℃/4 h,0℃/1 h和0℃/8 h外,其余冷驯化处理均使广聚萤叶甲成虫过冷却点显著降低(PP&ge;0.05)。【结论】广聚萤叶甲快速冷驯化的诱导具有其临界强度值和最适条件,过大强度的驯化处理反而不利于其耐寒性的提高。本研究结果对于深入阐明广聚萤叶甲越冬策略以及人工培育耐寒种群的实践具有一定参考价值。
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意大利蝗Calliptamus italicus是新疆草原主要优势危害种,以滞育卵越冬。为弄清意大利蝗越冬卵发育及滞育过程的抗寒机制,本研究检测了自然条件下越冬卵的糖类、多元醇、脂肪和氨基酸等主要抗寒物质的含量变化,分析蝗卵发育过程不同阶段抗寒物质含量的变化趋势。结果表明,意大利蝗卵在越冬过程中,除脂肪含量无显著差异外,海藻糖、甘油、山梨醇以及氨基酸在低温滞育期作为主要抗寒物质在体内积累,有助于增强蝗卵的抗寒性;而糖原、葡萄糖、果糖、肌醇等则作为能源物质为蝗卵发育提供能量,且这些物质在蝗卵体内相互转化。研究结果可为深入研究意大利蝗卵的适应和发生机制奠定基础。
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本试验旨在通过测定意大利蜜蜂(简称意蜂)体内山梨醇、海藻糖等相关生化物质含量、抗氧化酶活性及抗寒基因表达的变化,探究外源添加山梨醇和海藻糖在蜜蜂抗寒过程中的作用机制。从意蜂姊妹蜂群中随机选取900只刚出房的蜜蜂,随机分成6组,每组3个重复,每个重复50只蜜蜂,分别饲喂蔗糖溶液(对照)、海藻糖溶液和山梨醇溶液。6组均于常温(30℃)下饲养12 d,其中3组在饲喂12 d后进行冷处理(4℃冷驯化2 h)。饲喂12 d后立即测定蜜蜂过冷却点、冰点,比较其抗寒性能差异。然后分别测定蜂体游离水、糖原、脂肪含量、山梨醇脱氢酶(SDH)、海藻糖酶(THL)活性以及海藻糖-6-磷酸合成酶(TPS)、SDH mRNA相对表达量的差异;另取900只意蜂,按照以上分组饲养,用于测定血淋巴中小分子糖醇含量。结果表明:1)与对照组相比,山梨醇组和海藻糖组过冷却点分别降低0.65(P&lt;0.05)、0.41℃(P&lt;0.05)。2)与对照组相比,常温以及冷处理条件下,山梨醇组和海藻糖组蜂体游离水含量变化不显著(P&gt;0.05)。3)与对照组相比,常温以及冷处理条件下,海藻糖组和山梨醇组蜂体内脂肪含量变化不显著(P&gt;0.05),而糖原含量显著提高(P&lt;0.05)。4)与对照组相比,常温以及冷处理条件下,山梨醇组和海藻糖组血淋巴中葡萄糖含量显著增加(P&lt;0.05);常温条件下,山梨醇组血淋巴中果糖含量显著提高(P&lt;0.05),而冷处理条件下,海藻糖组血淋巴中果糖含量显著降低(P&lt;0.05);常温条件下,山梨醇组血淋巴中山梨醇含量显著增加(P&lt;0.05),而冷处理条件下,结果差异不显著(P&gt;0.05)。5)与对照组相比,常温以及冷处理条件下,山梨醇组和海藻糖组蜂体SDH和THL活性均显著提高(P&lt;0.05)。6)与对照组相比,常温以及冷处理条件下,山梨醇组SDH mRNA相对表达量显著上调(P&lt;0.05);常温条件下,海藻糖组TPS mRNA相对表达量显著下调(P&lt;0.05)。综上所述,在室内饲养的离群意蜂外源添加山梨醇、海藻糖显著降低了意蜂的过冷却点、冰点,进而提高了抗寒性。山梨醇和海藻糖通过调节意蜂血淋巴中小分子糖醇含量,以及与山梨醇、海藻糖代谢通路相关的基因表达量来提高蜜蜂的抗寒性。
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基金

国家重点研发计划项目“棉花化肥农药减施技术集成研究与示范”(2017YDF0201900)
湖北省农业科技创新项目“农作物重要害虫防控技术研究”(2021-620-000-001-011)
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